JP2019071168A - Fuel cell control system, fuel cell control method and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池制御システム、燃料電池制御方法及び燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell control system, a fuel cell control method, and a fuel cell system.
特許文献1には、ユーザが消費する光熱費が最も安くなるように燃料電池システムの最適運転パターンを予測する管理システムが開示されている。特許文献1の管理システムは、ユーザの家族構成、家族のスケジュール、電化製品の電力容量及び貯湯槽の容量などを保存するユーザ情報データベースと、電気料金及びガス料金の単価及びその変動を保存する光熱費データベースと、気象情報を蓄積する気象情報データベースとを備えている。管理システムは、ユーザ情報データベース、光熱費データベース及び気象情報データベースに蓄積されている情報を用いて、消費される光熱費が最も安くなる最適運転パターンを予測する。
これにより、光熱費の効果的削減、CO2排出量の効果的低減が可能である。
This makes it possible to effectively reduce the cost of electricity and CO 2 emissions.
しかし、特許文献1では、ユーザ情報データベース、光熱費データベース及び気象情報データベースに蓄積されている各種情報に基づいて、消費される光熱費が最も安くなる燃料電池システムの最適運転パターンを予測するものの、各種情報を利用して燃料電池システムの故障などを抑制し、燃料電池システムを保護するように制御する技術は開示されていない。
However,
そこで、本発明は、各種情報を利用して燃料電池システムの故障などを抑制し、燃料電池システムを保護するように制御する技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has an object to provide a technology for controlling a fuel cell system so as to protect the fuel cell system by suppressing failure or the like of the fuel cell system by using various types of information.
本発明に係る燃料電池制御システムの特徴構成は、
運転制御部を有する、少なくとも一つの燃料電池システムと、
前記燃料電池システムとネットワークを介して通信可能に接続され、気温、湿度及び警報の少なくともいずれかを含む気象情報と、大気に含まれる異物に関する異物情報と、前記燃料電池システムを有する対象建物内及び前記対象建物の周囲の少なくともいずれかの人の存在の有無に関する存在情報と、の少なくとも一つを含むシステム管理情報を、前記ネットワークを介して取得する管理装置と、
を備える燃料電池制御システムにおいて、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記システム管理情報が、前記燃料電池システムの運転を保護するための条件である機器保護運転条件を満たすか否かを判断し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記機器保護運転条件を満たすとの判断結果に基づいて前記燃料電池システムを保護制御する点にある。
The characteristic configuration of the fuel cell control system according to the present invention is
At least one fuel cell system having an operation control unit;
In the target building having weather information including at least one of temperature, humidity and alarm, which is communicably connected to the fuel cell system via a network, foreign matter information regarding foreign matter contained in the atmosphere, and the fuel cell system A management apparatus that acquires system management information including at least one of presence information related to presence / absence of at least one person around the target building via the network;
In a fuel cell control system comprising
The management apparatus or the operation control unit determines whether the system management information satisfies a device protection operation condition which is a condition for protecting the operation of the fuel cell system.
The management device or the operation control unit performs protection control of the fuel cell system based on a determination result that the device protection operation condition is satisfied.
上記特徴構成によれば、燃料電池制御システムでは、管理装置と燃料電池システムとが、ネットワークを介して接続されている。管理装置は、気象情報、異物情報及び存在情報の少なくとも一つを含むシステム管理情報を、ネットワークを介して取得する。管理装置または運転制御部は、このシステム管理情報が機器保護運転条件を満たすか否かを判断し、判断結果に基づいて燃料電池システムの故障などを抑制するように燃料電池システムを保護制御する。よって、燃料電池システム外部からネットワークを介して取得したシステム管理情報を利用して、燃料電池システムを保護制御できる。 According to the above feature configuration, in the fuel cell control system, the management device and the fuel cell system are connected via the network. The management device acquires system management information including at least one of weather information, foreign matter information, and presence information via a network. The management device or the operation control unit determines whether the system management information satisfies the device protection operation condition, and performs protection control of the fuel cell system so as to suppress a failure or the like of the fuel cell system based on the determination result. Therefore, the fuel cell system can be protected and controlled using system management information acquired from the outside of the fuel cell system via the network.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記燃料電池システムは、
原燃料を水蒸気改質する改質器と、
前記水蒸気改質された原燃料及び空気の供給を受けて発電する燃料電池セルと、
前記燃料電池セルから排出された燃料ガス及び空気を燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部から排出される燃焼排ガスと流体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換により前記燃焼排ガス中の水分を凝縮して、前記改質器に供給する改質水として蓄える改質水タンクと、
前記熱交換により、前記燃焼排ガスの熱を利用して温められた流体を貯える貯湯タンクと、
をさらに有し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、
前記気温が気温閾値以上である状態が第1時間以上継続した場合と、
前記湿度が湿度閾値以下である状態が第2時間以上継続した場合と、
前記警報に関する情報が発令されている場合と、
前記異物の量が異物閾値以上である場合と、及び、
前記対象建物内及び前記周囲の少なくともいずれかに人が存在していない場合と、
のうち少なくとも一つに基づいて、前記機器保護運転条件を満たすと判断する点にある。
Further features of the fuel cell control system according to the present invention are:
The fuel cell system is
A reformer for steam reforming the raw fuel;
A fuel battery cell that receives supply of the steam-reformed raw fuel and air and generates power;
A combustion unit that burns the fuel gas and air discharged from the fuel cell;
A heat exchanger that exchanges heat between the flue gas and the fluid discharged from the combustion unit;
A reforming water tank that condenses water in the combustion exhaust gas by the heat exchange and stores the condensed water as reforming water to be supplied to the reformer;
A hot water storage tank for storing a fluid warmed using the heat of the combustion exhaust gas by the heat exchange;
And have
The management device or the operation control unit
The case where the state where the air temperature is equal to or higher than the air temperature threshold continues for the first time or more,
The case where the state where the humidity is equal to or less than the humidity threshold continues for a second time or more,
When information on the alarm is issued, and
The amount of foreign matter is greater than or equal to the foreign matter threshold value;
When there are no people in the target building and / or in the surroundings,
And the device protection operation condition is determined based on at least one of the above.
燃料電池システムは、水蒸気改質された原燃料及び空気などを用いて発電を行う燃料電池セルと、燃料電池セルに供給する原燃料を水蒸気改質する改質器と、燃料電池セルから排出された燃料ガス及び空気を燃焼する燃焼部と、燃焼部から排出される燃焼排ガスと流体(冷却水)との間で熱交換を行う熱交換器とを備えている。さらに、燃料電池システムは、熱交換により燃焼排ガス中の水分を凝縮して、改質器に供給する改質水として蓄える改質水タンクと、熱交換により、燃焼排ガスの熱を利用して温められた流体を蓄える貯湯タンクとを備えている。また、流体の循環経路には、ラジエータ及び循環ポンプが配置されている。また、燃料電池システムには、その筐体を冷却するための換気ファンが設けられている。さらに、燃料電池セルで発電された直流電力の直流電圧は、商用電力系統の商用電力との間で連系運転可能なように、電力変換装置により交流電圧に変換される。 The fuel cell system comprises: a fuel cell that generates power using steam-reformed raw fuel and air; a reformer that steam-reforms the raw fuel supplied to the fuel cell; And a heat exchanger for performing heat exchange between the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit and the fluid (cooling water). Furthermore, the fuel cell system condenses the water in the combustion exhaust gas by heat exchange and stores it as reformed water to be supplied to the reformer, and heats it by using the heat of the combustion exhaust gas by heat exchange. And a hot water storage tank for storing the fluid. Further, a radiator and a circulation pump are disposed in the circulation path of the fluid. In addition, the fuel cell system is provided with a ventilation fan for cooling its housing. Furthermore, the direct current voltage of the direct current power generated by the fuel cell is converted into an alternating voltage by the power conversion device so as to be able to perform an interconnection operation with the commercial power of the commercial power system.
上述のような燃料電池システムにおいて、以下に挙げる一例の状態を、機器保護運転条件を満たす状態、つまり燃料電池システムの保護制御が必要な状態とみなす。 In the fuel cell system as described above, the following example is regarded as a state satisfying the device protection operation condition, that is, a state where protection control of the fuel cell system is required.
気温が気温閾値以上である状態が第1時間以上継続した場合とは、例えば気温が35℃以上である状態が10時間以上続いた場合などである。この場合には、気温が高いため、燃料電池システムの燃料電池から出た燃焼排ガスを熱交換器において十分に冷却できず、燃焼排ガス中の水分を十分に凝縮して改質水として回収できない。よって、改質器に供給する改質水が不足し、水自立運転が阻害される。例えば、燃料電池システムの外部から水を供給できない場合には、燃料電池システムの運転を継続できず、また、燃料電池システムが故障する可能性がある。そのため、前述の状態を、機器保護運転条件を満たす状態とみなし、燃料電池システムを保護制御することで、故障などを抑制するように燃料電池システムを保護できる。 The case where the temperature is higher than the air temperature threshold is continued for the first time or more, for example, the case where the temperature is higher than 35 ° C. for 10 hours or more. In this case, since the air temperature is high, the flue gas emitted from the fuel cell of the fuel cell system can not be sufficiently cooled in the heat exchanger, and the water in the flue gas can not be sufficiently condensed and recovered as reforming water. Therefore, the amount of reforming water supplied to the reformer is insufficient, and the water self-sustaining operation is inhibited. For example, if the water can not be supplied from the outside of the fuel cell system, the operation of the fuel cell system can not be continued, and the fuel cell system may break down. Therefore, the fuel cell system can be protected so as to suppress a failure or the like by regarding the above-described state as a state satisfying the device protection operation condition and protecting and controlling the fuel cell system.
湿度が湿度閾値以下である状態が第2時間以上継続した場合とは、例えば湿度が30%以下である状態が10時間以上続いた場合などである。この場合には、湿度が低いため燃焼排ガスの露点が低くなり、熱交換器において燃焼排ガスを低い露点まで十分に冷却することができず、燃焼排ガス中の水分を十分に凝縮して改質水を回収できない。すると、改質器に供給する改質水が不足し、水自立運転が阻害される。例えば、燃料電池システムの外部から水を供給できない場合には、燃料電池システムの運転を継続できず、また、燃料電池システムが故障する可能性がある。そのため、前述の状態を、機器保護運転条件を満たす状態とみなし、燃料電池システムを保護制御することで、故障などを抑制するように燃料電池システムを保護できる。 The case where the humidity is less than or equal to the humidity threshold lasts for the second time or more means, for example, the case where the state where the humidity is 30% or less continues for 10 hours or more. In this case, the dew point of the combustion exhaust gas is low because the humidity is low, and the combustion exhaust gas can not be sufficiently cooled to the low dew point in the heat exchanger, and the water in the combustion exhaust gas is sufficiently condensed to Can not recover. Then, the amount of reforming water supplied to the reformer is insufficient, and the water self-sustaining operation is inhibited. For example, if the water can not be supplied from the outside of the fuel cell system, the operation of the fuel cell system can not be continued, and the fuel cell system may break down. Therefore, the fuel cell system can be protected so as to suppress a failure or the like by regarding the above-described state as a state satisfying the device protection operation condition and protecting and controlling the fuel cell system.
警報に関する情報が発令されている場合とは、例えば大雨警報、雷警報及び暴風警報などが発令又はその予報が発令されている場合である。大雨、雷及び暴風などに起因して、商用電力を供給する電線が切れ、また、大電流が商用電力に加わるなどし、商用電力の電圧変動及び商用電力の供給停止などが起こる場合がある。ここで、燃料電池システムは商用電力を供給する商用電力系統と連系運転可能となっている。そのため、商用電力の電圧変動及び供給停止などにより商用電力が不安定となることで、燃料電池システムの運転も不安定となり、燃料電池システムの運転を継続できず、また、燃料電池システムが故障する可能性がある。よって、前述の状態を、機器保護運転条件を満たす状態とみなし、燃料電池システムを保護制御することで、故障などを抑制するように燃料電池システムを保護できる。 The case where information on the warning is issued is, for example, the case where a heavy rain warning, a lightning warning, a storm warning, etc. is issued or its forecast is issued. Due to heavy rain, lightning, storms, etc., the wires supplying the commercial power may be cut off, a large current may be added to the commercial power, and the voltage fluctuation of the commercial power and the supply stop of the commercial power may occur. Here, the fuel cell system can be linked and operated with a commercial power system that supplies commercial power. Therefore, operation of the fuel cell system becomes unstable because the commercial power becomes unstable due to voltage fluctuation and supply stoppage of the commercial power, etc., and the operation of the fuel cell system can not be continued, and the fuel cell system breaks down. there is a possibility. Therefore, the fuel cell system can be protected so as to suppress a failure or the like by regarding the above-described state as a state satisfying the device protection operation condition and protecting and controlling the fuel cell system.
異物の量が異物閾値以上である場合には、比較的多い量の異物が空気とともに燃料電池システムに取り込まれて、燃料電池システムが運転を継続できず、また、燃料電池システムが故障する可能性がある。よって、前述の状態を、機器保護運転条件を満たす状態とみなし、燃料電池システムを保護制御することで、故障などを抑制するように燃料電池システムを保護できる。 If the amount of foreign matter is equal to or greater than the foreign matter threshold value, a relatively large amount of foreign matter is taken into the fuel cell system together with air, the fuel cell system can not continue operation, and the fuel cell system may fail. There is. Therefore, the fuel cell system can be protected so as to suppress a failure or the like by regarding the above-described state as a state satisfying the device protection operation condition and protecting and controlling the fuel cell system.
燃料電池システムを有する対象建物内及びその周囲に人が存在していない場合を、機器保護運転条件を満たす状態とみなす。この場合には、燃料電池システムは発電効率のよい運転に制御される。例えば、燃料電池システムに対して、ラジエータ及び循環ポンプなどの駆動を向上させる保護制御、電力変換装置のスイッチング周波数を下げる保護制御、換気ファンの駆動を低下させる保護制御などを行う。この保護制御により、燃料電池システムを発電効率の良い状態で運転して、故障などを抑制することで燃料電池システムを保護できる。 The case where there are no people in and around the target building having the fuel cell system is regarded as the condition that meets the equipment protection operation condition. In this case, the fuel cell system is controlled to an operation with high power generation efficiency. For example, the fuel cell system is subjected to protection control for improving the drive of the radiator and the circulation pump, protection control for reducing the switching frequency of the power conversion device, and protection control for reducing the drive of the ventilation fan. By this protection control, the fuel cell system can be protected by operating the fuel cell system in a state of high power generation efficiency and suppressing a failure or the like.
逆に、対象建物内及びその周囲に人が存在する場合には、燃料電池システムは発電効率の低い運転に制御される。例えば、燃料電池システムに対して、騒音抑制のために、ラジエータ及び循環ポンプなどの駆動を低下させる制御、電力変換装置のスイッチング周波数を上げる制御などを行う。また、燃料電池システムの筐体温度上昇抑制のために、換気ファンの駆動を向上させる制御などを行う。このような制御は、燃料電池システムにとって発電効率が低く、燃料電池システムが故障し易い。 Conversely, when there are people in and around the target building, the fuel cell system is controlled to an operation with low power generation efficiency. For example, control for reducing the drive of a radiator, a circulation pump, and the like, and control for increasing the switching frequency of the power conversion device are performed on the fuel cell system in order to suppress noise. In addition, control for improving the drive of the ventilation fan is performed in order to suppress the temperature rise of the housing of the fuel cell system. Such control has low power generation efficiency for the fuel cell system, and the fuel cell system is prone to breakdown.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記気温が気温閾値以上である状態が第1時間以上継続した場合と、前記湿度が湿度閾値以下である状態が第2時間以上継続した場合と、のうち少なくとも一つに基づいて、前記改質水タンク内の改質水を増加させるように前記燃料電池システムを保護制御する点にある。
Further features of the fuel cell control system according to the present invention are:
The management device or the operation control unit determines that the state in which the air temperature is higher than the air temperature threshold continues for the first time or longer, and the state in which the humidity is lower than the humidity threshold continues for the second time or longer. According to at least one of the aspects of the invention, the fuel cell system is protected and controlled to increase the reforming water in the reforming water tank.
気温が気温閾値以上である状態が継続した場合には、気温が高いため、燃料電池システムの燃料電池から出た燃焼排ガスを十分に冷却できず、燃焼排ガス中の水分を十分に凝縮して改質水として回収できない。また、湿度が湿度閾値以下である状態が継続した場合には、湿度が低いため燃焼排ガスの露点も低くなり、燃焼排ガスを低い露点まで十分に冷却し、燃焼排ガス中の水分を十分に凝縮して改質水を回収できない。これらの場合には、燃焼排ガスから十分に水を回収することができず、水を追加的に供給する必要のない水自立運転が阻害される。よって、燃料電池システムの外部から水を供給できない場合には、燃料電池システムの運転を継続できず、また、燃料電池システムが故障する可能性がある。本特徴構成によれば、例えば改質水タンクが満水又は満水に近い状態など、改質水タンクの改質水を増加させるように燃料電池システムを保護制御するため、水自立運転により燃料電池システムの運転をある程度継続できる。よって、燃料電池システムの故障などを抑制するように燃料電池システムを保護できる。 If the air temperature continues to be above the air temperature threshold, the air temperature is high, so the combustion exhaust gas from the fuel cell of the fuel cell system can not be cooled sufficiently, and the moisture in the combustion exhaust gas is sufficiently condensed to It can not be recovered as quality water. Also, if the humidity continues below the humidity threshold, the dew point of the combustion exhaust gas is lowered because the humidity is low, and the combustion exhaust gas is sufficiently cooled to a low dew point to sufficiently condense the moisture in the combustion exhaust gas. Therefore, the reformed water can not be recovered. In these cases, sufficient water can not be recovered from the flue gas, and water self-sustaining operation that does not require additional water supply is impeded. Therefore, when water can not be supplied from the outside of the fuel cell system, the operation of the fuel cell system can not be continued, and there is a possibility that the fuel cell system may break down. According to this feature configuration, the fuel cell system is operated by water self-sustaining operation in order to protect and control the fuel cell system to increase the reforming water of the reforming water tank, for example, when the reforming water tank is full or nearly full. Operation can be continued to some extent. Therefore, the fuel cell system can be protected so as to suppress the failure of the fuel cell system.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記管理装置又は前記運転制御部は、
前記燃料電池セルの発電出力を定格出力よりも低い低出力に固定する制御と、
S/C(Steam Carbon ratio)を初期値よりも下げる制御と、
前記貯湯タンクからお湯を排湯する制御と、
のうち少なくとも一つの制御により前記燃料電池システムを保護制御する点にある。
Further features of the fuel cell control system according to the present invention are:
The management device or the operation control unit
Control for fixing the power generation output of the fuel cell to a low output lower than the rated output,
Control to lower S / C (Steam Carbon ratio) from the initial value,
Control to drain hot water from the hot water storage tank,
Protection control of the fuel cell system by at least one control of the above.
燃料電池システムの発電出力を定格出力よりも低い低出力に固定することで、燃料電池システムの温度を低く維持し、燃焼排ガスから改質水を回収し易くする。S/Cを初期値よりも下げることで、燃料電池システムの発電出力を定格出力よりも低い低出力に制御し、燃料電池システムの温度を低く維持し、燃焼排ガスから改質水を回収し易くする。また、燃料電池システムの貯湯タンクから排湯することで、貯湯タンク内の流体の温度を下げる。これにより、貯湯タンクから熱交換器に供給する流体の温度を下げ、燃焼部から出た燃焼排ガスを凝縮させて、燃焼排ガス中から改質水を回収し易くする。よって、改質水を確保して燃料電池システムの水自立運転を継続させ易くできる。 By fixing the power generation output of the fuel cell system to a low output lower than the rated output, the temperature of the fuel cell system is maintained low, and the reformed water can be easily recovered from the combustion exhaust gas. By lowering the S / C below the initial value, the power generation output of the fuel cell system is controlled to a low level lower than the rated output, the temperature of the fuel cell system is maintained low, and reformed water is easily recovered from the flue gas Do. Further, the temperature of the fluid in the hot water storage tank is lowered by discharging the hot water from the hot water storage tank of the fuel cell system. This lowers the temperature of the fluid supplied from the hot water storage tank to the heat exchanger, condenses the combustion exhaust gas from the combustion unit, and facilitates the recovery of the reforming water from the combustion exhaust gas. Therefore, it is possible to secure reforming water and to easily continue the water self-sustaining operation of the fuel cell system.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記警報に関する情報が発令された場合、前記燃料電池システムを商用電力系統から切り離す保護制御をする点にある。
Further features of the fuel cell control system according to the present invention are:
The management device or the operation control unit performs protection control to disconnect the fuel cell system from a commercial power system when information on the alarm is issued.
大雨、雷及び暴風などに起因して、商用電力を供給する電線が切れ、また、大電流が商用電力に加わるなどし、商用電力の電圧変動及び商用電力の供給停止などが起こる場合がある。このように商用電力が不安定となることで、燃料電池システムの運転も不安定となり、燃料電池システムが故障などして運転を継続できない可能性がある。そこで、雨、雷及び風に関する警報に関する情報が発令された場合には、燃料電池システムを商用電力系統から切り離す。これにより、燃料電池システムの故障などを抑制して燃料電池システムを保護する。なお、商用電力系統から切り離された場合、燃料電池システムは自立運転する。 Due to heavy rain, lightning, storms, etc., the wires supplying the commercial power may be cut off, a large current may be added to the commercial power, and the voltage fluctuation of the commercial power and the supply stop of the commercial power may occur. Thus, when the commercial power becomes unstable, the operation of the fuel cell system becomes unstable, and there is a possibility that the fuel cell system may not be able to continue operation due to a failure or the like. Therefore, when information on warnings about rain, lightning and wind is issued, the fuel cell system is disconnected from the commercial power system. Thus, the fuel cell system is protected by suppressing the failure of the fuel cell system. When disconnected from the commercial power system, the fuel cell system operates independently.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記警報に関する情報の発令に基づいて、前記燃料電池システムを商用電力系統から切り離す保護制御を開始する制御開始時刻を推定し、前記制御開始時刻に前記燃料電池システムを商用電力系統から切り離す保護制御をする点にある。
Further features of the fuel cell control system according to the present invention are:
The management device or the operation control unit estimates a control start time for starting protection control to disconnect the fuel cell system from the commercial power system based on an issuance of information related to the alarm, and the fuel cell at the control start time. The point is to perform protection control to disconnect the system from the commercial power system.
警報に関する情報に基づいて推定した制御開始時刻に燃料電池システムを商用電力系統から切り離すことで、燃料電池システムの故障などを事前に回避するように制御して燃料電池システム保護できる。 By disconnecting the fuel cell system from the commercial power system at the control start time estimated based on the information related to the alarm, the fuel cell system can be protected to prevent failure of the fuel cell system in advance.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記異物の量が異物閾値以上である場合、
前記燃料電池システムの発電出力を現在の発電出力よりも低下させる制御と、
前記燃料電池システムの発電を停止させる制御と、
前記燃料電池システムに空気を供給する箇所に設けられた第1フィルタを前記異物の除去量を向上できる第2フィルタに交換する制御と、
のうち少なくとも一つの制御により前記燃料電池システムを保護制御する点にある。
Further features of the fuel cell control system according to the present invention are:
If the amount of foreign matter is equal to or greater than a foreign matter threshold value, the management device or the operation control unit may
Control for reducing the power generation output of the fuel cell system from the current power generation output;
Control to stop power generation of the fuel cell system;
A control for replacing a first filter provided at a location for supplying air to the fuel cell system with a second filter capable of improving the removal amount of the foreign matter;
Protection control of the fuel cell system by at least one control of the above.
異物の量が異物閾値以上である場合、燃料電池システムの発電出力を現在の発電出力よりも低下させ、また、燃料電池システムの発電を停止させることで、燃料電池システム内に空気とともに取り込まれる異物の量を低下させる。その他、異物の量が異物閾値以上である場合、フィルタを交換して異物の除去量を向上させることで、燃料電池システム内に異物が取り込まれる量を低下させる。これにより、燃料電池システム内に取り込まれる異物の量を少なくし、燃料電池システムの故障などを抑制して燃料電池システムを保護できる。 When the amount of foreign matter is equal to or greater than the foreign matter threshold value, the foreign matter introduced with the air into the fuel cell system is reduced by reducing the power generation output of the fuel cell system from the current power generation output and stopping the power generation of the fuel cell system. Reduce the amount of In addition, when the amount of foreign matter is equal to or greater than the foreign matter threshold value, the amount of foreign matter taken into the fuel cell system is reduced by replacing the filter to improve the removal amount of the foreign matter. As a result, the amount of foreign matter taken into the fuel cell system can be reduced, and failure of the fuel cell system can be suppressed to protect the fuel cell system.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記燃料電池システムは、
前記熱交換器と前記貯湯タンクとの間で流体を循環させる循環経路に設けられたラジエータ及び循環ポンプと、
前記燃料電池システムの発電電力と商用電力系統の商用電力との間で連系運転可能なように電力変換を行う電力変換装置と、
前記燃料電池システムの筐体を冷却するための換気ファンと、
をさらに有し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記対象建物内及び前記周囲の少なくともいずれかに人が存在していない場合、
前記燃料電池システムにおいて、前記ラジエータ及び循環ポンプの少なくともいずれかの駆動を向上させる制御と、
前記電力変換装置のスイッチング周波数を下げる制御と、
前記換気ファンの駆動を低下させる制御と、
の少なくとも一つの制御により、前記燃料電池システムを保護制御する点にある。
Further features of the fuel cell control system according to the present invention are:
The fuel cell system is
A radiator and a circulation pump provided in a circulation path for circulating fluid between the heat exchanger and the hot water storage tank;
A power conversion device that performs power conversion so as to enable linked operation between the power generated by the fuel cell system and the commercial power of a commercial power system;
A ventilation fan for cooling a housing of the fuel cell system;
And have
When the management device or the operation control unit does not have a person in at least one of the target building and the surroundings,
Control for improving the drive of at least one of the radiator and the circulation pump in the fuel cell system;
Control to lower the switching frequency of the power converter;
Control for reducing the drive of the ventilation fan;
Protection control of the fuel cell system by at least one control of
熱交換器と貯湯タンクとの間で流体を循環させる循環経路には、貯湯タンクの流体を冷やすラジエータ及び循環ポンプが設けられている。ラジエータ及び循環ポンプの駆動を向上させることより騒音が発生するが、対象建物内及び周囲に人が存在していない場合には、騒音問題を無視できる。よって、この場合には、ラジエータ及び循環ポンプの駆動を向上させ、燃料電池システムを発電効率よく運転できる。 The circulation path for circulating the fluid between the heat exchanger and the hot water storage tank is provided with a radiator and a circulation pump for cooling the hot water storage tank. Noise is generated by improving the drive of the radiator and the circulation pump, but the noise problem can be ignored if there are no people in and around the target building. Therefore, in this case, the driving of the radiator and the circulation pump can be improved, and the fuel cell system can be operated with high power generation efficiency.
また、燃料電池システムには、燃料電池システムの発電電力と商用電力系統の商用電力との間で連系運転可能なように電力変換を行う電力変換装置が備えられている。電力変換装置のスイッチング周波数を下げることで、燃料電池システムを駆動させた場合の異音が可聴域内に存在する量が多くなって騒音が発生するが、対象建物内及び周囲に人が存在していない場合には、騒音問題を無視できる。よって、この場合には、電力変換装置のスイッチング周波数を下げて、燃料電池システムを発電効率よく運転できる。 In addition, the fuel cell system is provided with a power conversion device that performs power conversion so as to enable linked operation between the power generated by the fuel cell system and the commercial power of the commercial power system. By lowering the switching frequency of the power conversion device, the noise generated when the fuel cell system is driven increases the amount of abnormal noise in the audible range and noise is generated, but there are people in and around the target building. If not, noise problems can be ignored. Therefore, in this case, the switching frequency of the power converter can be lowered to operate the fuel cell system with high power generation efficiency.
また、燃料電池システムには、筐体を冷却するための換気ファンが備えられている。換気ファンの駆動を低下させると筐体温度が上昇するが、対象建物内及び周囲に人が存在していない場合には、燃料電池システムの筐体温度の上昇問題を無視できる。よって、この場合には、換気ファンの駆動を低下させて、筐体温度を上昇させて燃料電池での発電量を向上させる。これにより、燃料電池システムを発電効率よく運転できる。
このように、対象建物内及びその周囲に人が存在しない場合には、燃料電池システムを発電効率よく運転させることで、燃料電池システムの故障などを抑制するように燃料電池システムを保護できる。
In addition, the fuel cell system is provided with a ventilation fan for cooling the housing. Although lowering the drive of the ventilation fan raises the case temperature, the problem of the increase in the case temperature of the fuel cell system can be ignored when there are no people in or around the target building. Therefore, in this case, the drive of the ventilation fan is lowered to raise the temperature of the case to improve the amount of power generation in the fuel cell. Thus, the fuel cell system can be operated efficiently.
As described above, when there is no person in or around the target building, the fuel cell system can be protected to suppress the failure of the fuel cell system by operating the fuel cell system with high power generation efficiency.
本発明に係る燃料電池制御方法の特徴構成は、
運転制御部を有する少なくとも1つの燃料電池システムと、管理装置とが、ネットワークを介して通信可能に接続された燃料電池制御システムにおける燃料電池制御方法であって、
前記管理装置が、気温、湿度及び警報の少なくともいずれかを含む気象情報と、大気に含まれる異物に関する異物情報と、前記燃料電池システムを有する対象建物内及び前記対象建物の周囲の少なくともいずれかの人の存在の有無に関する存在情報と、の少なくとも一つを含むシステム管理情報を、前記ネットワークを介して取得するステップと、
前記管理装置又は前記運転制御部が、前記システム管理情報が、前記燃料電池システムを保護するための条件である機器保護運転条件を満たすか否かを判断するステップと、
前記管理装置又は前記運転制御部が、前記機器保護運転条件を満たすとの判断結果に基づいて前記燃料電池システムを保護制御するステップと、
を備える点にある。
The characteristic configuration of the fuel cell control method according to the present invention is
A fuel cell control method in a fuel cell control system in which at least one fuel cell system having an operation control unit and a management device are communicably connected via a network,
At least one of a target building having the fuel cell system and a periphery of the target building, wherein the management apparatus includes weather information including at least one of temperature, humidity and alarm, foreign matter information on foreign substances included in the atmosphere, and Acquiring system management information including at least one of presence information regarding presence / absence of a person via the network;
The management device or the operation control unit determines whether the system management information satisfies a device protection operation condition which is a condition for protecting the fuel cell system;
The protection control of the fuel cell system based on the determination result that the management device or the operation control unit satisfies the device protection operation condition;
In providing the
上記特徴構成によれば、燃料電池システム外部からネットワークを介して取得したシステム管理情報を利用して、燃料電池システムを保護制御できる。 According to the above feature configuration, the fuel cell system can be protected and controlled using the system management information acquired from the outside of the fuel cell system via the network.
本発明に係る燃料電池制御方法の更なる特徴構成は、
前記燃料電池システムを制御するステップでは、
前記管理装置又は前記運転制御部は、
前記気温が気温閾値以上である状態が第1時間以上継続した場合と、
前記湿度が湿度閾値以下である状態が第2時間以上継続した場合と、
前記警報に関する情報が発令されている場合と、
前記異物の量が異物閾値以上である場合と、及び、
前記対象建物内及び前記周囲の少なくともいずれかに人が存在していない場合と、
のうち少なくとも一つに基づいて、前記機器保護運転条件を満たすと判断する点にある。
Further features of the fuel cell control method according to the present invention are:
In the step of controlling the fuel cell system,
The management device or the operation control unit
The case where the state where the air temperature is equal to or higher than the air temperature threshold continues for the first time or more,
The case where the state where the humidity is equal to or less than the humidity threshold continues for a second time or more,
When information on the alarm is issued, and
The amount of foreign matter is greater than or equal to the foreign matter threshold value;
When there are no people in the target building and / or in the surroundings,
And the device protection operation condition is determined based on at least one of the above.
上記特徴構成により、機器保護運転条件を満たす状態、つまり燃料電池システムの保護制御が必要な状態を判断できる。 According to the above-described characteristic configuration, it is possible to determine the state that satisfies the device protection operation condition, that is, the state in which the fuel cell system needs protection control.
本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、
気温、湿度及び警報の少なくともいずれかを含む気象情報と、大気に含まれる異物に関する異物情報と、前記燃料電池システムを有する対象建物内及び前記対象建物の周囲の少なくともいずれかの人の存在の有無に関する存在情報と、の少なくとも一つを含むシステム管理情報を保持する情報収集部とネットワークを介して通信可能に接続され、運転制御部を有する燃料電池システムであって、
前記運転制御部は、
前記ネットワークを介して前記情報収集部から前記システム管理情報を取得し、
前記システム管理情報が、前記燃料電池システムを保護するための条件である機器保護運転条件を満たすか否かを判断し、
前記機器保護運転条件を満たすとの判断結果に基づいて前記燃料電池システムを保護制御する点にある。
The characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is
Weather information including at least one of temperature, humidity, and alarm, foreign matter information on foreign matter contained in the atmosphere, presence or absence of at least one person in a target building having the fuel cell system and around the target building A fuel cell system including an operation control unit communicably connected via a network with an information collection unit that holds system management information including at least one of presence information related to
The operation control unit
Acquiring the system management information from the information collection unit via the network;
Determining whether the system management information satisfies a device protection operation condition which is a condition for protecting the fuel cell system;
The point is that the fuel cell system is subjected to protection control based on the determination result that the device protection operation condition is satisfied.
燃料電池システム外部からネットワークを介して取得したシステム管理情報を利用して、燃料電池システムを保護制御できる。 The fuel cell system can be protected and controlled using system management information obtained from the outside of the fuel cell system via a network.
〔実施形態〕
本発明に係る燃料電池制御システムの実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、燃料電池制御システムの構成図である。
[Embodiment]
An embodiment of a fuel cell control system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a fuel cell control system.
(1)燃料電池制御システムの全体構成
燃料電池制御システム100は、情報収集サイト(情報収集部)10と、管理装置20と、複数の燃料電池システム30(30a、30b、30c・・・)とが、ネットワーク40を介して接続されて構成されている。ネットワーク40は、装置間でデータの通信が可能な通信網であり、例えばWAN(Wide Area Network)などが挙げられるが、その形態は無線及び有線を問わない。
本発明に係る燃料電池制御システム100では、管理装置20が、後述の気象情報、異物情報及び存在情報の少なくとも一つを含むシステム管理情報を、ネットワーク40を介して情報収集サイト10から取得する。この燃料電池システム30外部から取得したシステム管理情報を利用して、燃料電池システム30を保護制御できる。以下に各部について説明する。
(1) Overall Configuration of Fuel Cell Control System The fuel
In the fuel
(2)各部の構成
(2−1)情報収集サイト
情報収集サイト10は、情報収集部11と、記憶部13とを備えている。
情報収集部11は、例えば、各地の大気の状態を観測する観測装置及び気象庁などから気温及び湿度などの情報を取得する。また、情報収集部11は、例えば、衛星画像から、または衛星画像に基づいて人間が予報した天気予報などから、各地の大雨警報、雷警報及び暴風警報などの警報に関する情報を取得する。警報に関する情報には、警報の内容、警報の発令時刻及び予報時刻などが含まれる。なお、本実施形態では、警報に関する情報として、警報の内容及び予報時刻が含まれるものとして説明する。
さらに、情報収集部11は、各地の観測装置及び気象庁などから、大気に含まれるPM2.5、酸化硫黄などの硫黄化合物、黄砂及び花粉などの大気に含まれる異物に関する異物情報を取得する。
(2) Configuration of Each Part (2-1) Information Collection Site The
The
Further, the
また、情報収集部11は、各家庭の家屋内及びその周囲の家屋などにおける人の存在の有無を判断するために、各家庭の消費電力量、各家庭に配置された燃料電池システム30に対する熱負荷量、及び燃料電池システム30に対する例えばリモコンを用いた操作などを、各家庭から取得する。前述の熱負荷は、燃料電池システム30を利用する床暖、浴室乾燥及び浴室暖房などの熱利用端末による、燃料電池システム30に対する負荷である。また、燃料電池システム30に対する操作としては、例えば、給湯器からのお湯の出力、お風呂への給湯、定格出力運転、負荷追従運転及び学習運転などの運転モードに対する操作が含まれる。なお、本実施形態では、人の存在の有無を、前述の情報のうち、各家庭の消費電力量により判断するものとして説明する。
情報収集部11は、気温、湿度、警報、異物情報、人の存在に関する情報などの各種情報を例えば30分などの所定の時間間隔毎に取得している。
In addition, the
The
そして、情報収集部11は、このように取得した、気温、湿度及び警報に関する情報の少なくとも一つを含む気象情報と、大気に含まれる異物に関する異物情報と、各家庭の家屋内及びその周囲の家屋などにおける人の存在の有無に関する存在情報との少なくとも一つを含むシステム管理情報を記憶部13に出力している。記憶部13は、所定の時間間隔毎に取得されたシステム管理情報を時刻ごとに記憶している。
Then, the
記憶部13に記憶されている情報の一例について次に説明する。図2は、気象情報及び異物情報の一例である。図3は、存在情報の一例である。
図2によると、記憶部13は、例えば所定のエリアに区切られた複数の地域A、B、C・・・毎に、15時現在における、気温(℃)、湿度(%)、大雨警報、雷警報及び暴風警報の予報時刻、異物として大気中に含まれるPM2.5、硫黄化合物、黄砂及び花粉の量を記憶している。例えば、地域Aでは、15時現在において、気温36℃、湿度50%、警報無し、PM2.5が5μg/m3、硫黄化合物が0.03ppm、黄砂及び花粉の量は少ないとの情報を記憶している。
また、図3によると、記憶部13は、例えば家A、B、C・・・毎に、隣接する家、過去1時間の消費電力量を記憶している。例えば、家Aに隣接する家は家Bであり、過去1時間において、家Aでは、消費電力量500whである。また、家Bに隣接する家は家Aであり、過去1時間において、家Bでは、消費電力量400whである。
Next, an example of the information stored in the
According to FIG. 2, the
Further, according to FIG. 3, the
(2−2)燃料電池システム
以下に、燃料電池システム30について説明するが、まずは、分散電源として燃料電池システム30が各家庭に配置されている構成について説明する。図4は、分散電源として燃料電池システムを各家庭に配置した場合の構成図である。
(2-2) Fuel Cell System Hereinafter, the
(a)燃料電池システムを備える家庭の構成
図4に示すように、各家庭45には、後述の電力を発電する燃料電池50を含む電力発電部300aと貯湯タンク300bとを備える燃料電池システム30が設置されている。また、各家庭45内で使用される設備としては、図4に示すように、例えば、給湯器45a及びお風呂45bなどの給湯設備と、エアコン45c、照明45d、テレビ45e及び冷蔵庫45fなどの家電機器とが挙げられる。給湯器45a及びお風呂45bなどの給湯設備は、燃料電池システム30の貯湯タンク300bに接続されて、貯湯タンク300bからお湯の供給を受ける。
また、各家庭45は、燃料電池システム30が発電する発電電力の供給を受けるだけでなく、商用電力系統35に接続されており商用電力の供給を受ける。よって、各家庭45のエアコン45c、照明45d、テレビ45e及び冷蔵庫45fなどの家電機器は、燃料電池システム30の電力発電部300aからの発電電力と、商用電力系統35からの商用電力との少なくともいずれかから電力の供給を受けて駆動される。
(A) Configuration of a Household Equipped with a Fuel Cell System As shown in FIG. 4, each
Each
(b)燃料電池システム
以下に、各家庭に備えられている燃料電池システム30(30a、30b、30c・・・)について説明する。図5は、燃料電池システムの構成図である。
燃料電池システム30は、前述の通り電力発電部300aと貯湯タンク300bとを備えている。電力発電部300aは、基本的に、燃料ガス及び酸素ガスを反応させて発電する燃料電池50と、燃料電池50から排出される燃焼排ガスの熱を回収する熱交換器60と、熱交換器60による熱回収後の燃焼排ガスからの凝縮水を回収して精製する水精製器70と、水精製器70により精製された凝縮水を回収する改質水タンク80と、凝縮水とは独立に、改質水タンク80へ水を供給可能な水供給部90と、燃料電池システム30の筐体温度を低下させるための換気ファン66とを備えている。
各燃料電池システム30(30a、30b、30c・・・)は、図1に示すように、それぞれの運転制御部33(33a、33b、33c・・・)により制御されて運転される。本実施形態では、運転制御部33は、管理装置20の管理制御部21から保護制御の指令を受け、指令に対応した保護制御を自身の記憶部から抽出して燃料電池システム30を制御する。
以下、燃料電池システム30の各部の構成について説明する。
(B) Fuel Cell System The fuel cell system 30 (30a, 30b, 30c,...) Provided in each home will be described below. FIG. 5 is a block diagram of a fuel cell system.
The
Each fuel cell system 30 (30a, 30b, 30c,...) Is controlled and operated by the operation control unit 33 (33a, 33b, 33c,...) As shown in FIG. In the present embodiment, the operation control unit 33 receives a protection control instruction from the
Hereinafter, the configuration of each part of the
燃料電池50は、原燃料流路51を介して供給される原燃料(例えば、都市ガス13A)を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器52と、燃料ガス流路53を介して改質器52で生成された燃料ガスが供給されるアノード55と、空気流路54を介して空気(酸素ガスの一例)が供給されるカソード56と、アノード55とカソード56との間に介在させる電解質57と、を有しており、供給された燃料ガス及び空気を反応させて発電するようになっている。これらアノード55、カソード56及び電解質57により燃料電池セルが構成されており、複数の燃料電池セルによりセルスタックが構成されている。
The
そして、燃料電池50は、アノード55とカソード56とから発電反応に用いられた後にそれぞれ排出される燃料ガス及び空気が供給される燃焼部58を備え、この燃焼部58により燃料ガス中に残存する燃料成分が燃焼されて燃焼排ガスが生じるようになっている。なお、後述するように、改質器52には水供給路82を介して改質水タンク80から水が供給されるようになっており、改質器52は、改質水タンク80からの水を用いて原燃料の水蒸気改質を行うようになっている。
The
熱交換器60には、燃料電池50から排出される燃焼排ガスが排ガス供給路61を介して供給され、熱回収後の燃焼排ガスが排ガス排出路62を介して排気されるようになっている。そして、熱交換器60には、湯水を貯える貯湯タンク300bと熱交換器60との間で湯水を循環させる循環路63を介して貯湯タンク300bからの湯水が供給されるようになっており、熱交換器60は、燃料電池50から排出される燃焼排ガスと湯水とを熱交換させるようになっている。なお、循環路63には、循環ポンプ64、放熱ファン65aを備えるラジエータ65、及び、図示しない温度センサなどが設けられている。また、貯湯タンク300bには、貯湯タンク300b中の湯水を出湯するための出湯路31、及び、湯水の出湯に応じて貯湯タンク300bに給水するための給水路32が設けられている。
The flue gas discharged from the
改質水タンク80は、燃料電池50から排出された燃焼排ガスから生じる凝縮水を回収するためのものであり、本実施形態では、熱交換器60による熱回収後の燃焼排ガスから凝縮水を回収するようになっている。また、本実施形態では、改質水タンク80に供給される凝縮水を水精製器70により精製するようになっており、具体的には、排ガス排出路62を流れる燃焼排ガスから凝縮水回収路71を介して凝縮水を水精製器70に回収して、水精製器70により精製された凝縮水が凝縮水回収路81を介して改質水タンク80に回収されるようになっている。また、改質水タンク80に貯留された凝縮水(及び水供給部90から供給される水)は、ポンプ83の運転により、水供給路82を介して改質器52に供給可能になっている。また、改質水タンク80には水位検出器84が設けられており、改質水タンク80における水位を検出可能になっている。
The reforming
また、改質水タンク80には、凝縮水とは独立に、水供給部90から水を供給可能になっている。具体的には、水供給部90は水道水を供給するようになっており、注水運転として、注水指令に応じて運転制御部が弁92を開動作させることで水供給部90から補給水供給路91を介して水が供給されるようになっている。そして、流量計93により注水運転開始からの注水量を計測して、この注水量が予め定めた目標注水量に達するまで注水が行われるようになっている。また、水道水は凝縮水に比べ不純物が多い可能性が高いため、水供給部90は、注水運転において、水精製器70を経由して改質水タンク80へ水を供給可能にして、不純物が取り除かれた後の水が改質水タンク80に供給されるようになっている。
Further, water can be supplied to the reforming
燃料電池システム30は、このような電力発電部300a及び貯湯タンク300b以外に、次の電力変換装置110をさらに備えている。
The
(c)電力変換装置
以下に、電力変換装置110について説明する。図6は、燃料電池と商用電力系統との間に接続されている電力変換装置の電気回路図である。電力変換装置110は、燃料電池システム30と商用電力系統35との間で連系運転可能なように、燃料電池システム30で発電された直流電力の直流電圧を、商用電力系統35の商用電力の交流電圧に変換する。
(C) Power Converter The
電力変換装置110は、燃料電池50のアノード55及びカソード56に接続されており、昇圧回路111、インバータ回路112及び平滑回路113を備えている。昇圧回路111は、燃料電池50の直流電力の直流電圧を昇圧する。インバータ回路112は、昇圧回路111で昇圧された直流電圧を交流電圧に変換する。平滑回路113は、インバータ回路112で変換された交流電圧のノイズを除去する。
The
インバータ回路112は、図6に示すように、スイッチング素子112a〜112dを備えている。スイッチング素子112a〜112dは、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)及びMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)などのスイッチングトランジスタから構成されている。そして、各スイッチング素子112a〜112dそれぞれには、コレクタ端子とエミッタ端子との間に還流ダイオードDa〜Ddが接続されている。
As shown in FIG. 6, the
スイッチング素子112a及びスイッチング素子112bは、昇圧回路111の1対の出力端の間に直列に接続されている。つまり、スイッチング素子112aのコレクタ端子が昇圧回路111の出力端の一端に接続され、スイッチング素子112aのエミッタ端子とスイッチング素子112bのコレクタ端子とが接続され、スイッチング素子112bのエミッタ端子が昇圧回路111の出力端の他端に接続されている。
The switching element 112 a and the
同様に、スイッチング素子112c及びスイッチング素子112dは、昇圧回路111の1対の出力端の間に直列に接続されている。つまり、図7スイッチング素子112cのコレクタ端子が昇圧回路111の出力端の一端に接続され、スイッチング素子112cのエミッタ端子とスイッチング素子112dのコレクタ端子とが接続され、スイッチング素子112dのエミッタ端子が昇圧回路111の出力端の他端に接続されている。
Similarly, the switching
平滑回路113は、リアクトル113a、リアクトル113b及びコンデンサC1を備えている。リアクトル113aの一端は、スイッチング素子112aのエミッタ端子とスイッチング素子112bのコレクタ端子との間に接続されており、他端はコンデンサC1の一端に接続されている。リアクトル113bは、スイッチング素子112cのエミッタ端子とスイッチング素子112dのコレクタ端子との間に接続されており、他端はコンデンサC1の他端に接続されている。リアクトル113a、リアクトル113b及びコンデンサC1は、インバータ回路112から出力された交流電圧を平滑化、つまり交流電圧の基本波形とは異なる周波数成分を有するノイズを除去するノイズ除去フィルタとして機能する。
The smoothing
このような電力変換装置110は次のように動作する。燃料電池50が発電した直流電力の直流電圧は、昇圧回路111によって昇圧される。インバータ回路112は、スイッチング素子112a及びスイッチング素子112dがオンであり、スイッチング素子112b及びスイッチング素子112cがオフのときの第1ループと、スイッチング素子112a及びスイッチング素子112dがオフであり、スイッチング素子112b及びスイッチング素子112cがオンのときの第2ループとの切り替えにより動作する。昇圧された直流電圧は、インバータ回路112に入力されると、運転制御部33により第1ループと第2ループとが所定のスイッチング周波数で切り替えられて制御されることにより、交流電圧に変換される。インバータ回路112から出力された交流電圧は平滑回路113に導入されて平滑化される。このように燃料電池システム30が発電した発電電力と、商用電力系統35の商用電力とは、上述の電力変換装置110を介して連系運転可能となる。
Such a
(2−3)管理装置
次に、管理装置20について説明する。管理装置20は、管理制御部21と、記憶部23とを備えている。管理制御部21は、ネットワーク40を介して、情報収集サイト10の記憶部13にアクセスし、気象情報、異物情報及び存在情報の少なくとも一つを含むシステム管理情報を取得する。記憶部23は、管理制御部21が取得したシステム管理情報を記憶している。記憶部23が記憶しているシステム管理情報の一例としては、前述の記憶部13が記憶している図2及び図3に示される時刻ごとの気象情報、異物情報及び存在情報が挙げられる。ここでは、記憶部23の情報と、記憶部13の情報とが同じであるとしている。しかし、管理制御部21が記憶部13内のシステム管理情報から必要な情報を選択的に取得し、記憶部23はこの選択された情報を記憶してもよい。
(2-3) Management Device Next, the
また、図7は、地域と、配備されている燃料電池システムとの対応関係を示す対応図である。記憶部23は、図7に示すように、所定のエリアに区切られた複数の地域A、B、C・・・ごとに、どの燃料電池システム30が配備されているのかを対応づけて記憶している。例えば、地域Aには、燃料電池システムAa、Ab、Acが配備されている。
Further, FIG. 7 is a correspondence diagram showing the correspondence between the area and the fuel cell system deployed. As shown in FIG. 7, the
管理制御部21は、記憶部23内のシステム管理情報が、機器保護運転条件を満たすか否かを判断する。ここで、機器保護運転条件とは、燃料電池システム30の運転を保護するための保護制御が必要な条件又は保護制御を行うことで燃料電池システム30の運転にとって好適な条件である。以下では、システム管理情報のうち、機器保護運転条件を満たす情報を、燃料電池システム30の運転に影響を与える影響情報と称する。
具体的には、例えば、管理制御部21は、気温が気温閾値以上である状態が第1時間以上継続した場合と、湿度が湿度閾値以下である状態が第2時間以上継続した場合と、警報に関する情報が発令されている場合と、異物の量が異物閾値以上である場合と、及び、各家庭45の家屋内及びその周囲の家屋の少なくともいずれかに人が存在している場合と、のうち少なくとも一つに該当する場合には機器保護運転条件を満たすと判断し、これらの場合の情報をシステム管理情報から影響情報として抽出する。管理制御部21は、記憶部23の図2に示す時刻毎の気象情報及び異物情報が記憶されている場合、例えば一例として次のように影響情報を抽出する。
The
Specifically, for example, the
図8は、気象情報及び異物情報に関する影響情報の一例である。
例えば、前述の機器保護運転条件を満たす影響情報を抽出する基準が、気温閾値が35℃以上である状態が第1時間である10h以上継続している場合とする。この場合には、気温が高いため、燃料電池システム30の燃料電池50から出た燃焼排ガスを熱交換器60において十分に冷却できず、燃焼排ガス中の水分を十分に凝縮して改質水として回収することができない。よって、改質器52に供給する改質水が不足し、水自立運転が阻害される。例えば、燃料電池システム30の外部から水を供給できない場合には、燃料電池システム30の運転を継続できず、また、燃料電池システム30が故障する可能性がある。例えば、管理制御部21は、記憶部23の図2の情報を参照し、例えば、地域Aが現在時刻で気温が36℃であることから、現在時刻から時間を遡って気温が気温閾値以上である継続時間を取得する。そして、管理制御部21は、例えば、気温が気温閾値(35℃)以上である状態が、第1時間(10h)以上である12h継続している場合には、これを機器保護運転条件を満たす状態とみなし、燃料電池システム30の運転を保護するための保護制御が必要な影響情報として抽出する。
FIG. 8 is an example of influence information on weather information and foreign matter information.
For example, it is assumed that the criterion for extracting the above-described influence information satisfying the device protection operation condition is that the state where the air temperature threshold is 35 ° C. or more continues for the first time of 10 hours or more. In this case, since the air temperature is high, the combustion exhaust gas from the
また、例えば、前述の影響情報を判断する基準が、湿度閾値が30%以下である状態が第2時間である10h以上継続している場合とする。この場合には、湿度が低いため燃焼排ガスの露点が低くなり、熱交換器60において燃焼排ガスを低い露点まで十分に冷却することができず、燃焼排ガス中の水分を十分に凝縮して改質水を回収することができない。すると、改質器52に供給する改質水が不足し、水自立運転が阻害される。よって、燃料電池システム30の運転を継続できず、また、燃料電池システム30が故障する可能性がある。例えば、管理制御部21は、記憶部23の図2の情報を参照し、例えば、地域Bが現在時刻で湿度が15%であることから、現在時刻から時間を遡って湿度が湿度閾値以下である継続時間を取得する。そして、管理制御部21は、例えば、湿度が湿度閾値(30%)以下である状態が、第2時間(10h)以上である12h継続している場合には、これを機器保護運転条件を満たす状態とみなし、燃料電池システム30の運転を保護するための保護制御が必要な影響情報として抽出する。
Also, for example, it is assumed that the criterion for determining the above-mentioned influence information is that the state where the humidity threshold is 30% or less continues for 10 hours or more which is the second time. In this case, the dew point of the combustion exhaust gas is low because the humidity is low, and the combustion exhaust gas can not be cooled sufficiently to the low dew point in the
また、例えば、前述の影響情報を判断する基準が、大雨警報、雷警報及び暴風警報などの予報が発令された場合であるとする。大雨、雷及び暴風などに起因して、商用電力を供給する電線が切れ、また、大電流が商用電力に加わるなどし、商用電力の電圧変動及び商用電力の供給停止などが起こる場合がある。ここで、燃料電池システム30は商用電力を供給する商用電力系統35と連系運転可能となっている。そのため、商用電力の電圧変動及び供給停止などにより商用電力が不安定となることで、燃料電池システム30の運転も不安定となり、燃料電池システム30の運転を継続できず、また、燃料電池システム30が故障する可能性がある。このような場合、燃料電池システム30の運転を保護するための保護制御が必要である。そこで、例えば、管理制御部21は、記憶部23の図2の情報を参照し、例えば、地域Cについて、16時から大雨警報に該当するとの予報を影響情報として抽出する。同様に、管理制御部21は、地域Dについて15時30分から雷警報に該当するとの予報、また、地域Eについて15時30分から暴風警報に該当するとの予報を影響情報として抽出する。
Also, for example, it is assumed that a criterion for determining the above-mentioned influence information is that a forecast such as a heavy rain warning, a lightning warning and a storm warning is issued. Due to heavy rain, lightning, storms, etc., the wires supplying the commercial power may be cut off, a large current may be added to the commercial power, and the voltage fluctuation of the commercial power and the supply stop of the commercial power may occur. Here, the
また、例えば、前述の影響情報を判断する基準が、PM2.5の異物閾値が10μg/m3以上であり、硫黄化合物の異物閾値が0.05ppm以上であり、黄砂及び花粉の異物閾値が「多い」とする。異物の量が異物閾値以上である場合、例えば、PM2.5、硫黄化合物、黄砂及び花粉などの異物が空気とともに燃料電池システム30に取り込まれて、燃料電池システム30の運転を継続できず、また、燃料電池システム30が故障する可能性がある。このような場合、燃料電池システム30の運転を保護するための保護制御が必要である。そこで、例えば、管理制御部21は、記憶部23の図2の情報を参照し、例えば、地域Fついて、PM2.5の量が30μg/m3であり、異物閾値10μg/m3以上であるとして、これを影響情報として抽出する。
Also, for example, the criteria for determining the above-mentioned influence information are that the foreign matter threshold of PM2.5 is 10 μg / m 3 or more, the foreign matter threshold of sulfur compound is 0.05 ppm or more, and the foreign matter threshold of yellow sand and pollen is “ There are many. When the amount of foreign matter is equal to or greater than the foreign matter threshold value, for example, foreign matter such as PM 2.5, sulfur compounds, yellow sand and pollen are taken into the
図9は、存在情報に関する影響情報の一例である。管理制御部21は、例えば、家庭45において、消費電力量100wh未満である場合に基づいて、その家屋に人が不在であると判断する。管理制御部21は、例えば、家C、Dについて、消費電力量が100Wh未満であるので不在と判断し、保護制御を行うことが燃料電池システム30の運転にとって好適であるので、これを影響情報として抽出する。
ここで、燃料電池システム30を有する家庭45の家屋内及びその周囲の家屋に人が存在しないことを考慮して、燃料電池システム30は発電効率のよい運転に制御される。例えば、燃料電池システム30に対して、ラジエータ65及び循環ポンプ64などの駆動を向上させる保護制御、電力変換装置110のスイッチング周波数を下げる保護制御及び換気ファン66の駆動を低下させる保護制御などの、燃料電池システム30にとって発電効率のよい運転が行われる。この保護制御により、燃料電池システムを発電効率の良い状態で運転して、故障などを抑制することで燃料電池システムを保護できる。
FIG. 9 is an example of influence information related to presence information. The
Here, the
一方、家庭45において、消費電力量100wh以上である場合に基づいて、その家屋に人が在宅していると判断する。例えば、管理制御部21は、記憶部23の図3の情報を参照し、家A、Bについて、消費電力量が100Wh以上であるので在宅と判断する。
ここで、燃料電池システム30を有する家庭45の家屋内及びその周囲の家屋に人が存在することを考慮して、燃料電池システム30は発電効率の低い運転に制御される。例えば、燃料電池システム30に対して、騒音抑制及び筐体温度上昇抑制などのために、ラジエータ65及び循環ポンプ64などの駆動を低下させる制御、電力変換装置110のスイッチング周波数を上げる制御及び換気ファン66の駆動を向上させる制御などの、燃料電池システム30にとって発電効率の低い運転が行われる。このような発電効率の低い運転は、燃料電池システム30に負担をかけて運転の継続を阻害し、また、燃料電池システム30の故障を招く。
以上のように管理制御部21が記憶部23内のシステム管理情報から抽出した影響情報は、記憶部23に図8、図9に示すように記憶される。
On the other hand, in the
Here, the
The influence information extracted by the
(3)保護制御
次に、燃料電池システム30の保護制御について説明する。管理制御部21は、ネットワーク40を介して情報収集サイト10から取得したシステム管理情報から、前述のように影響情報を取得する。また、管理制御部21は、影響情報に基づいた指令を、ネットワーク40を介して運転制御部33に送信し、運転制御部33は指令に基づいて燃料電池システム30を保護制御する。より具体的には、管理制御部21は、影響情報に基づいて、燃料電池システム30の故障などを抑制するような燃料電池システム30の保護制御を運転制御部33に指令する。指令を受けた運転制御部33は、自身の記憶部から該当する保護制御を抽出し、抽出した保護制御に基づいて燃料電池システム30を制御する。
(3) Protection Control Next, protection control of the
このように、燃料電池システム30外部からネットワーク40を介して取得したシステム管理情報のうち影響情報を利用して、燃料電池システム30を保護制御できる。また、機器保護運転条件を満たす影響情報を考慮して燃料電池システム30を保護制御することで、燃料電池システム30を保護制御できる。これにより、例えば、燃料電池システム30の故障を抑制し、運転寿命を長くすることができる。
As described above, the
以下に、気象情報及び異物情報に関する影響情報、及び存在情報に関する影響情報に基づいた、燃料電池システム30の故障を抑制する保護制御について説明する。なお、記憶部23内に記憶されている気象情報、異物情報及び存在情報に関するシステム管理情報は、図2及び図3に示すものであり、影響情報は図8及び図9に示すものとする。
The protection control for suppressing the failure of the
(3−1)気温及び湿度に基づく保護制御
まず、気温及び湿度に基づく燃料電池システム30の保護制御について説明する。図10は、気温及び湿度に基づく燃料電池システムの保護制御の流れの一例を示すフローチャートである。
ステップS1:管理制御部21は、記憶部23の複数の地域のうちある地域に着目する(図2)。
ステップS2:管理制御部21は、着目地域について記憶部23の情報(図2)を参照して、気温が気温閾値以上か否かを判断する。気温が気温閾値以上である場合(ステップS2においてYes)は、管理制御部21は、ステップS3に処理を進める。気温が気温閾値未満である場合(ステップS2においてNo)は、管理制御部21は、ステップS2の処理を継続する。
(3-1) Protection Control Based on Temperature and Humidity First, protection control of the
Step S1: The
Step S2: The
ステップS3:管理制御部21は、着目地域について記憶部23(図2)を参照して、現在時刻から時間を遡って気温が気温閾値(例えば35℃)以上である継続時間を取得し、第1時間(例えば10h)以上であるか否かを判断する。気温が気温閾値以上である継続時間が第1時間以上である場合(ステップS3においてYes)は、管理制御部21は、ステップS6に処理を進める。ステップS3においてYesの判断がなされた場合、判断結果を影響情報として記憶部23に図8に示すように記憶する。一方、気温が気温閾値以上である継続時間が第1時間未満である場合(ステップS3においてNo)は、管理制御部21は、ステップS2に処理を戻す。
Step S3: The
ステップS4:管理制御部21は、着目地域について記憶部23(図2)を参照して、湿度が湿度閾値(例えば30%)以下か否かを判断する。湿度が湿度閾値以下である場合(ステップS4においてYes)は、管理制御部21は、ステップS5に処理を進める。湿度が湿度閾値を超える場合(ステップS4においてNo)は、管理制御部21は、ステップS4の処理を継続する。
ステップS5:管理制御部21は、着目地域について記憶部23(図2)を参照して、現在時刻から時間を遡って湿度が湿度閾値以下である継続時間を取得し、第2時間(例えば10h)以上であるか否かを判断する。湿度が湿度閾値以下である継続時間が第2時間以上である場合(ステップS5においてYes)は、管理制御部21は、ステップS6に処理を進める。ステップS5においてYesの判断がなされた場合、判断結果を影響情報として記憶部23に図8に示すように記憶する。一方、湿度が湿度閾値以下である継続時間が第2時間未満である場合(ステップS5においてNo)は、管理制御部21は、ステップS4に処理を戻す。
Step S4: The
Step S5: The
ステップS6:管理制御部21は、図7から着目地域に配備されている燃料電池システム30を抽出する。例えば、管理制御部21は、着目地域が地域Aの場合は、図7から地域Aに配備された燃料電池システムAa、Ab、Ac・・・を抽出する。そして、管理制御部21は、抽出した燃料電池システム30(Aa、Ab、Ac・・・)において、水を追加的に供給する必要のない水自立運転が可能なように、当該燃料電池システム30を運転制御部33を介して保護制御する。
Step S6: The
具体的には、管理制御部21は、水自立運転が可能な保護制御を行うように運転制御部33に指令を行う。この指令を受けて運転制御部33は燃料電池システム30の保護制御を、自身の記憶部から具体的に抽出して行う。例えば、運転制御部33は、燃料電池システム30において改質水を確保するように制御する。また、例えば、運転制御部33は、改質水を溜める改質水タンク80を満水に近い状態又は満水に制御する。このように改質水を確保するために、例えば、運転制御部33は、燃料電池システム30の発電出力を定格出力よりも低い低出力に固定する制御と、S/C(Steam Carbon ratio)を初期値よりも下げる制御と、燃料電池システム30の貯湯タンク300bから排湯する制御とのうち少なくとも一つの制御により、燃料電池システム30を保護制御する。
Specifically, the
ここで、気温が気温閾値以上である状態が継続した場合には、気温が高いため、燃料電池システム30の燃料電池50から出た燃焼排ガスを熱交換器60において十分に冷却できず、燃焼排ガス中の水分十分に凝縮して改質水として回収できない。また、湿度が湿度閾値以下である状態が継続した場合には、湿度が低いため燃焼排ガスの露点が低くなり、熱交換器60において燃焼排ガスを低い露点まで十分に冷却することができず、燃焼排ガス中の水分を十分に凝縮して改質水を回収できない。これらの場合には、燃焼排ガスから十分に水を回収することができず、改質器52に供給する改質水が不足し、水自立運転が阻害される。例えば、燃料電池システム30の外部から水を供給できない場合には、燃料電池システム30の運転を継続できず、また、燃料電池システム30が故障する可能性がある。
Here, when the state where the air temperature is above the air temperature threshold continues, the air temperature is high, so the combustion exhaust gas emitted from the
そこで、運転制御部33は、燃料電池システム30の発電出力を定格出力よりも低い低出力に制御し、燃料電池システム30の温度を低く維持し、燃焼排ガスから改質水を回収し易くする。例えば、定格出力が700Wであるのに対して、200Wの低出力に固定する。例えば、運転制御部33は、原燃料流路51を介して燃料電池50に供給される原燃料の量の制御、空気流路54を介して燃料電池50に供給される空気の量の制御などにより、出力抑制を行う。このような制御により燃料電池システム30の温度を低くし、燃料電池50から出た燃焼排ガスの凝縮を促進させて燃焼排ガスから改質水を回収し易くする。
Therefore, the operation control unit 33 controls the power generation output of the
また、運転制御部33は、S/Cを初期値よりも下げることで、燃料電池システム30の発電出力を定格出力よりも低い低出力に制御する。例えば、運転制御部33は、S/Cの初期値が2.6であるのに対して、2.2に下げる。例えば、運転制御部33は、原燃料流路51を介して燃料電池50に供給される原燃料の量を調整し、また、ポンプ83の制御により改質水タンク80から供給される改質水の量を調整するなどする。このような制御により燃料電池システム30の温度を低くし、燃料電池50から出た燃焼排ガスの凝縮を促進させて、燃焼排ガスから改質水を回収し易くする。
Further, the operation control unit 33 controls the power generation output of the
また、運転制御部33は、貯湯タンク300bから排湯するように制御し、貯湯タンク300b内の湯水の温度を下げる。例えば、運転制御部33は、出湯路31から貯湯タンク300b中の湯水を出湯するように制御し、湯水の出湯に応じて給水路32から貯湯タンク300bに給水するように制御する。これにより、熱交換器60に供給する湯水の温度を低くし、熱交換器60において燃焼排ガスの凝縮を促進させて、燃焼排ガス中から改質水を回収し易くする。
Further, the operation control unit 33 performs control so that the hot
このように燃焼排ガスの凝縮を促進させて燃焼排ガスからの改質水の回収を促進させる。よって、燃料電池システム30は、改質水タンク80の改質水を増加させて、例えば改質水タンク80を満水又は満水に近い状態とし、水自立運転が可能となる。また、水自立運転の継続時間を延ばすことができる。ひいては、燃料電池システム30の外部から水を供給できない場合であっても、水自立運転により、燃料電池システム30の運転を継続させることができる。よって、燃料電池システム30の故障などを抑制するように燃料電池システム30を保護できる。
ステップS7:運転制御部33は、改質水タンク80が満水及び満水に近い状態など改質水が確保されたか否かを判断する。具体的には、運転制御部33は、水位検出器84により改質水タンク80の水位を検出し、改質水が所定値以上確保されたか否かを判断する。運転制御部33は、改質水が確保されたと判断した場合(ステップS7においてYes)は処理を終了する。一方、改質しが確保されていないと判断した場合(ステップS7においてNo)はステップS6の処理を継続する。
なお、管理制御部21は、上記の処理を複数の地域について順次または並列的に行い、各地域の燃料電池システム30の保護制御を行う。
また、上記では、気温及び湿度の両方に基づいて燃料電池システム30の保護制御を行っているが、気温及び湿度のいずれかに基づいて保護制御を行ってもよい。
Thus, the condensation of the combustion exhaust gas is promoted to promote the recovery of the reforming water from the combustion exhaust gas. Therefore, the
Step S7: The operation control unit 33 determines whether or not the reforming water is secured such that the reforming
The
Further, although the protection control of the
(3−2)警報に基づく保護制御
次に、警報に基づく燃料電池システム30の保護制御について説明する。図11は、警報に基づく燃料電池システムの保護制御の流れの一例を示すフローチャートである。
ステップS11:管理制御部21は、記憶部23の複数の地域のうちある地域に着目する(図2)。
ステップS12:管理制御部21は、着目地域について記憶部23の情報(図2)を参照して、大雨警報、雷警報及び暴風警報を含む警報の予報が発令されているか否かを判断する。警報の予報が発令されている場合(ステップS12においてYes)は、管理制御部21は、ステップS13に処理を進める。ステップS12においてYesの判断がなされた場合、判断結果を影響情報として記憶部23に図8に示すように記憶する。一方、警報の予報が発令されていない場合(ステップS12においてNo)は、管理制御部21は、ステップS12の処理を継続する。
(3-2) Protection Control Based on Alarm Next, protection control of the
Step S11: The
Step S12: The
ステップS13:管理制御部21は、着目地域について記憶部23の情報(図2)を参照して、警報の予報時刻に基づいて、予報時刻に該当するよりも前の保護制御開始時刻を推定する。例えば、図8に示すように、地域Cにおいて16時から大雨警報に該当するとの予報が出ている場合には、管理制御部21は、保護制御開始時刻を15時40分と推定する。また、例えば、地域Dにおいて15時30分から雷警報に該当するとの予報が出ている場合には、管理制御部21は、保護制御開始時刻を15時10分と推定する。保護制御開始時刻は、警報の予報時刻よりも前の時刻であり、大雨、雷及び暴風などに起因した燃料電池システム30の故障等を抑制可能な時刻である。
ステップS14:管理制御部21は、現在時刻が保護制御開始時刻に到達したか否かを判定し、到達した場合(ステップS14のYes)は、ステップS15に処理を進める。そうでない場合(ステップS14のNo)は、ステップS14において保護制御開始時刻になるまで待機する。
Step S13: The
Step S14: The
ステップS15:管理制御部21は、図7から着目地域に配備されている燃料電池システム30を抽出する。例えば、着目地域が地域Aの場合は、図7から地域Aに配備された燃料電池システムAa、Ab、Ac・・・を抽出する。そして、管理制御部21は、保護制御開始時刻に、抽出した燃料電池システム30(Aa、Ab、Ac・・・)を商用電力系統35から切り離すように運転制御部33に指令する。運転制御部33は、この指令に基づいて、当該燃料電池システム30を商用電力系統35から切り離す保護制御を行う。例えば、燃料電池システム30の電力変換装置110と、商用電力系統35との連結部分に入切スイッチが設けられており、運転制御部33は、この入切スイッチを切ることで燃料電池システム30を商用電力系統35から切り離す。
Step S15: The
ここで、大雨、雷及び暴風などに起因して、商用電力を供給する電線が切れ、また、大電流が商用電力に加わるなどし、商用電力の電圧変動及び商用電力の供給停止などが起こる場合がある。ここで、燃料電池システム30は商用電力を供給する商用電力系統35と連系運転可能となっている。そのため、商用電力の電圧変動及び供給停止などにより商用電力が不安定となることで、燃料電池システム30の運転も不安定となり、燃料電池システム30が故障などして運転を継続できない可能性がある。
Here, when the electric cable supplying commercial power is cut or heavy current is added to commercial power due to heavy rain, lightning or storm, etc., the voltage fluctuation of commercial power or the supply stop of commercial power occurs. There is. Here, the
そこで、管理制御部21は、雨、雷及び風に関する警報に関する情報が発令された場合には、予報時刻よりも前の保護制御開始時刻(制御開始時刻)に、燃料電池システム30を商用電力系統35から切り離すように運転制御部33に指令する。これにより、燃料電池システム30の故障などを事前に抑制して保護し、運転寿命を長くすることができる。この場合、商用電力系統35から切り離された燃料電池システム30は自立運転を行うことも可能である。
Therefore, the
ステップS16:管理制御部21は、着目地域について予報が解除されたか否かを判断し、解除された場合(ステップS16のYes)はステップS17に処理を進める。そうでない場合(ステップS16のNo)は、ステップS16において警報の予報が解除されるまで待機する。
ステップS17:管理制御部21は、燃料電池システム30の当該燃料電池システム30を商用電力系統35に再び接続するように運転制御部33に指令し、保護制御を解除する。
なお、管理制御部21は、上記の処理を複数の地域について順次または並列的に行い、各地域の燃料電池システム30の保護制御を行う。
Step S16: The
Step S17: The
The
(3−3)異物情報に基づく保護制御
次に、異物情報に基づく燃料電池システム30の保護制御について説明する。図12は、異物情報に基づく燃料電池システムの保護制御の流れの一例を示すフローチャートである。
ステップS21:管理制御部21は、記憶部23の複数の地域のうちある地域に着目する(図2)。
ステップS22:管理制御部21は、着目地域について記憶部23の情報(図2)を参照して、異物の量が異物閾値以上か否かを判断する。異物の量が異物閾値以上の場合(ステップS22においてYes)は、管理制御部21は、ステップS23に処理を進める。ステップS22においてYesの判断がなされた場合、判断結果を影響情報として記憶部23に図8に示すように記憶する。一方、異物の量が異物閾値未満の場合(ステップS22においてNo)は、管理制御部21は、ステップS22の処理を継続する。
(3-3) Protection Control Based on Foreign Object Information Next, protection control of the
Step S21: The
Step S22: The
ステップS23:管理制御部21は、着目地域に配備されている燃料電池システム30を抽出する。例えば、着目地域が地域Aの場合は、図7から地域Aに配備された燃料電池システムAa、Ab、Ac・・・を抽出する。そして、管理制御部21は、抽出した燃料電池システム30(Aa、Ab、Ac・・・)において、運転制御部33を介して当該燃料電池システム30を保護制御する。
Step S23: The
具体的には、管理制御部21は、保護制御を行うように運転制御部33に指令を行う。この指令を受けて運転制御部33は燃料電池システム30の保護制御を、自身の記憶部から具体的に抽出して行う。例えば、運転制御部33は、保護制御として、燃料電池システム30の発電出力を現在の発電出力よりも低下させる制御と、燃料電池システム30の発電を停止させる制御と、燃料電池システム30に空気を供給する箇所に設けられた通常フィルタを異物の除去量を向上できる予備フィルタに交換する制御とのうち少なくとも一つの制御を行う。
なお、通常フィルタは、空気流路54に備えられており、予備フィルタは通常フィルタの近傍に備えられている。また、通常フィルタと予備フィルタとを交換可能な駆動機構が備えられており、運転制御部33の制御により駆動機構が動作し、通常フィルタと予備フィルタとが交換される。この通常フィルタは、例えば2.0μmのメッシュ状フィルタであり、予備フィルタは、例えば0.1μmのメッシュ状フィルタである。
Specifically, the
The normal filter is provided in the
ここで、例えば、PM2.5、酸化硫黄などの硫黄化合物、黄砂及び花粉などの異物の量が異物閾値以上である場合には、比較的多い量の異物が空気とともに燃料電池システム30に取り込まれて、燃料電池システム30が運転を継続できず、また、燃料電池システム30が故障する可能性がある。
運転制御部33は、異物の量が異物閾値以上であり管理制御部21から保護制御の指令を受けとると、燃料電池システム30の発電出力を現在の発電出力よりも低下させ、また、燃料電池システム30の発電を停止させることで、燃料電池システム30内に空気とともに取り込まれる異物の量を低下させる。例えば、運転制御部33は、原燃料流路51を介して燃料電池50に供給される原燃料の量の制御、空気流路54を介して燃料電池50に供給される空気の量の制御などにより、出力抑制又は停止を行う
Here, for example, when the amount of foreign matter such as PM 2.5, sulfur compounds such as sulfur oxide, yellow sand and pollen is equal to or greater than the foreign matter threshold, a relatively large amount of foreign matter is taken into the
Operation control unit 33 reduces the power generation output of
また、運転制御部33は、異物の量が異物閾値以上であり管理制御部21から保護制御の指令を受けとると、通常フィルタと予備フィルタとを交換可能な駆動機構を制御し、現在の通常フィルタから、異物の除去が可能な予備フィルタに自動的に交換して異物の除去量を向上させることで、燃料電池システム30内に空気とともに取り込まれる異物の量を低下させる。なお、運転制御部33は、異物の量が異物閾値以上であり管理制御部21から保護制御の指令を受けとると、異物の除去が可能な予備フィルタに交換すべきであるとの報知を行い、ユーザやサービスマンに通常フィルタから予備フィルタに交換させる指示をしてもよい。
以上の処理により、燃料電池システム30内に取り込まれる異物の量を少なくし、燃料電池システム30の故障などを抑制して保護し、燃料電池システム30の運転寿命を長くすることができる。
In addition, when the amount of foreign matter is equal to or greater than the foreign matter threshold and the protection control command is received from the
By the above processing, the amount of foreign matter taken into the
ステップS24:管理制御部21は、着目地域について、異物の量が異物閾値以上か否かを判断し、異物閾値未満の場合(ステップS24のNo)はステップS25に処理を進める。そうでない場合(ステップS24のYes)は、ステップS24において異物の量が異物閾値未満になるまで保護制御を継続する。
ステップS25:管理制御部21は、燃料電池システム30の運転制御部33を介して当該燃料電池システム30の保護制御を解除する。
なお、管理制御部21は、上記の処理を複数の地域について順次または並列的に行い、各地域の燃料電池システム30の保護制御を行う。
Step S24: The
Step S25: The
The
(3−4)存在情報に基づく保護制御
次に、存在情報に基づく燃料電池システム30の保護制御について説明する。図13は、存在情報に基づく燃料電池システムの保護制御の流れの一例を示すフローチャートである。
ステップS31:管理制御部21は、記憶部23の複数の家のうちある家Xに着目する(図3)。
ステップS32:管理制御部21は、家Xについて記憶部23の情報(図3)を参照して、消費電力量に基づいて、家Xの人が在宅であるか否かを判断する。例えば、消費電力量100wh以上である場合に基づいて、在宅であると判断する。家Xの人が在宅である場合は(ステップS32においてYes)は、管理制御部21は、ステップS35に処理を進める。例えば、家Xとして家Aが着目され、図3に示される家Aの消費電力量から在宅と判断される。
一方、家Xの人が不在である場合は(ステップS32においてNo)は、管理制御部21は、ステップS33に処理を進める。ステップS32においてNoの判断がなされた場合、判断結果を影響情報として記憶部23に図9に示すように記憶する。
(3-4) Protection Control Based on Presence Information Next, protection control of the
Step S31: The
Step S32: The
On the other hand, when the person of the house X is absent (No in step S32), the
ステップS33:次に、管理制御部21は、家Xに隣接する家Yに着目する(図3)。記憶部23の情報(図3)を参照して、前述と同様に消費電力量に基づいて、家Yの人が在宅であるか否かを判断する。家Yの人が在宅である場合は(ステップS33においてYes)は、管理制御部21は、ステップS35に処理を進める。例えば、家Xに隣接する家Yとして家Bが着目され、図3に示される家Bの消費電力量から在宅と判断される。
一方、家Yの人が不在である場合は(ステップS33においてNo)は、管理制御部21は、ステップS34に処理を進める。ステップS33においてNoの判断がなされた場合、判断結果を影響情報として記憶部23に図9に示すように記憶する。
Step S33: Next, the
On the other hand, when the person of the house Y is absent (No in step S33), the
ステップS34:管理制御部21は、家X及び家Xに隣接する家Yのいずれも不在であり、影響情報として抽出されているので、着目している家Xの燃料電池システム30が発電効率の良い運転となるように運転制御部33に指令を行う。この指令を受けて運転制御部33は燃料電池システム30の保護制御を、自身の記憶部から具体的に抽出して行う。
家X及び家Xに隣接する家Yのいずれも不在であるので、例えば、運転制御部33は、家Xの燃料電池システム30の燃料電池50を冷却するための流体を循環させるラジエータ65及び循環ポンプ64の少なくともいずれかの駆動を向上させるように保護制御する。
Step S34: Since the
Since neither the house X nor the house Y adjacent to the house X is absent, for example, the operation control unit 33 circulates the fluid for cooling the
ここで、貯湯タンク300bの流体を冷やすラジエータ65及び循環ポンプ64の駆動を向上させることにより騒音が発生するが、対象としている家X及び周囲に隣接する家Yに人が存在していない場合には、騒音問題を無視できる。よって、この場合には、ラジエータ65及び循環ポンプ64の駆動を向上させ、熱交換器60での熱交換率が向上し改質水を確保できるなど、燃料電池システム30を発電効率よく運転できる。燃料電池システム30を発電効率よく運転させることで、燃料電池システム30の故障などを抑制するように燃料電池システム30を保護できる。また、燃料電池システム30の運転寿命を長くすることができる。
Here, noise is generated by improving the driving of the
また、家X及び家Xに隣接する家Yのいずれも不在であるので、例えば、運転制御部33は、燃料電池システム30の発電電力と商用電力系統35の商用電力との間で連系運転可能なように電力変換を行う電力変換装置110のスイッチング周波数を下げるように保護制御する。ここで、電力変換装置110のスイッチング周波数を下げることで、燃料電池システム30を駆動させた場合の異音が可聴域内に存在する量が多くなって騒音が発生するが、家X及び家Xに隣接する家Yに人が存在していない場合には、騒音問題を無視できる。よって、この場合には、電力変換装置110のスイッチング周波数を下げて電力の変換効率を向上させる。これにより、発電効率のよい運転により燃料電池システム30の故障などを抑制して保護し、燃料電池システム30の運転寿命を長くできる。
In addition, since both house X and house Y adjacent to house X are absent, for example, operation control unit 33 operates between the generated power of
また、家X及び家Xに隣接する家Yのいずれも不在であるので、例えば、運転制御部33は、燃料電池システム30の筐体温度を低下させるための換気ファン66の駆動を低下させるように保護制御する。ここで、換気ファン66の駆動を低下させると燃料電池システム30の筐体温度が上昇するが、家X及び家Xに隣接する家Yに人が存在していない場合には、筐体温度の上昇によるやけどなどの人等への影響を無視できる。よって、この場合には、換気ファン66の駆動を低下させて、筐体温度を上昇させて燃料電池50での発電量を向上させる。これにより燃料電池システム30を発電効率よく運転して燃料電池システム30を保護し、燃料電池システム30の運転寿命を長くできる。
In addition, since both the house X and the house Y adjacent to the house X are absent, for example, the operation control unit 33 decreases the drive of the
上述のように騒音問題を無視できる場合、例えば、家Xの燃料電池システム30を運転することによる約50dB以上の騒音を許容できる。
また、上述のように筐体温度の上昇を無視できる場合、例えば、家Xの燃料電池システム30を運転することによる約80℃以上の筐体温度を許容できる。
As described above, when the noise problem can be ignored, for example, noise of about 50 dB or more due to operating the
In addition, when the increase in the case temperature can be ignored as described above, for example, the case temperature of about 80 ° C. or more by operating the
ステップS35:家X及び家Xに隣接する家Yに人が在宅している場合には、管理制御部21は、燃料電池システム30を有する家庭の家屋内及びその周囲の家屋に人が存在することを考慮して、運転制御部33を介して燃料電池システム30に対して騒音抑制及び筐体温度上昇抑制などの制御を行うように指令する。
管理制御部21からの指令を受け、運転制御部33は、騒音抑制のために、ラジエータ65及び循環ポンプ64などの駆動を低下させる制御、電力変換装置110のスイッチング周波数を上げる制御を行う。また、運転制御部33は、筐体温度上昇抑制のために、換気ファン66の駆動を向上させる制御などを行う。これにより、燃料電池システム30は発電効率の低い運転に制御される。
騒音抑制の制御により、家Xの燃料電池システム30を運転することによる駆動音量を例えば約30dB以下とする。また、筐体温度上昇抑制の制御により、家Xの燃料電池システム30を運転することによる筐体温度を例えば約60℃以下とする。
なお、管理制御部21は、上記の処理を複数の家について順次または並列的に行い、各家の燃料電池システム30の保護制御を行う。
Step S35: When a person is at home in the house X and a house Y adjacent to the house X, the
In response to the command from the
By controlling the noise suppression, the driving volume by operating the
The
[別実施形態]
(1)上記実施形態では、管理制御部21が、システム管理情報に基づいて影響情報を抽出している。しかし、燃料電池システム30の運転制御部33が、管理制御部21から取得したシステム管理情報から影響情報を抽出してもよい。影響情報の抽出手法は、上記実施形態と同様である。
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, the
(2)上記実施形態では、管理制御部21が、影響情報に基づいて、燃料電池システム30の保護制御を行うように運転制御部33に指令を行う。この指令には保護制御の具体的内容は含まれておらず、影響情報に対応した保護制御の指令のみである。そして、この指令を受けた運転制御部33が、自身の記憶部から指令に対応した具体的な保護制御を抽出して、燃料電池システム30の保護制御を行う。しかし、管理制御部21が、具体的な保護制御を含む指令を運転制御部33に行ってもよい。
(2) In the above embodiment, the
例えば、上記実施形態の“気温及び湿度に基づく保護制御”においては、管理制御部21が、影響情報に基づいて、水自立運転が可能な保護制御を行うように運転制御部33に指令を行う。そして、この指令を受けた運転制御部33が、指令に対応した水自立運転に関する保護制御として、改質水を確保する制御を選択して行う。しかし、例えば、管理制御部21が、影響情報に基づいて、水自立運転を可能とするために改質水を確保する具体的な制御として、燃料電池システム30の発電出力を定格出力よりも低い低出力に固定する制御と、S/C(Steam Carbon ratio)を初期値よりも下げる制御と、燃料電池システム30の貯湯タンク300bから排湯する制御とのうち少なくとも一つの制御を、運転制御部33に具体的に指令する構成としてもよい。
For example, in the “protection control based on air temperature and humidity” in the above embodiment, the
また、上記実施形態の“異物情報に基づく保護制御”においては、管理制御部21が、異物に関する影響情報に基づいて、保護制御を行うように運転制御部33に指令を行う。そして、この指令を受けた運転制御部33が、燃料電池システム30の発電出力を現在の発電出力よりも低下させるなどの具体的な制御を行う。しかし、例えば、管理制御部21が、影響情報に基づいて、燃料電池システム30の発電出力を現在の発電出力よりも低下させる制御と、燃料電池システム30の発電を停止させる制御と、燃料電池システム30に燃料及び空気を供給する箇所に設けられた通常フィルタを異物の除去量を向上できる予備フィルタに交換する制御とのうち少なくとも一つの制御を、運転制御部33に具体的に指令する構成としてもよい。
In the “protection control based on foreign object information” in the above embodiment, the
また、上記実施形態の“存在情報に基づく保護制御”においては、管理制御部21が、各家の在宅又は不在による情報に基づいて、燃料電池システム30の発電効率を考慮した制御を運転制御部33に指令する。そして、この指令を受けた運転制御部33が、指令に対応した具体的な制御を選択して行う。しかし、例えば、管理制御部21が、各家が在宅であるとの情報に基づいて、ラジエータ65及び循環ポンプ64の駆動を低下させる制御と、電力変換装置110のスイッチング周波数を上げる制御と、換気ファン66の駆動を向上させる制御とのうち少なくとも一つの制御を、運転制御部33に具体的に指令する構成としてもよい。逆に、管理制御部は、各家が不在であるとの影響情報に基づいて、ラジエータ65及び循環ポンプ64の駆動を上昇させる保護制御と、電力変換装置110のスイッチング周波数を下げる保護制御と、換気ファン66の駆動を低下させる保護制御とのうち少なくとも一つの保護制御を、運転制御部33に具体的に指令する構成としてもよい。
Further, in the “protection control based on the presence information” in the above embodiment, the
なお、上記実施形態の“警報に基づく保護制御”においては、管理制御部21が、影響情報に基づいて、運転制御部33に対して、燃料電池システム30を商用電力系統35から切り離すように指令する。そして、この指令を受けた運転制御部33が、燃料電池システム30を商用電力系統35から切り離す。しかし、例えば、管理制御部21が、影響情報に基づいて、燃料電池システム30を商用電力系統35から切り離してもよい。
さらに、管理制御部21が運転制御部33に影響情報を通知し、運転制御部33が影響情報の通知を受けて燃料電池システム30を商用電力系統35から切り離してもよい。
また、上記実施形態では、管理制御部21が保護制御開始時刻を推定しているが、運転制御部33が保護制御開始時刻を推定してもよい。
In the “protection control based on an alarm” in the above embodiment, the
Furthermore, the
Furthermore, in the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、管理制御部21は、気温、湿度及び警報の少なくとも一つを含む気象情報と、大気に含まれる異物に関する異物情報と、家屋などにおける人の存在の有無に関する存在情報とを含むシステム管理情報に基づいて影響情報を判断して、影響情報に基づいて燃料電池システム30を制御している。しかし、システム管理情報はこれに限定されず、例えば気象情報として注意報又はその予報を含んでいてもよい。また、システム管理情報は、例えば日射強度、日射時間などの日射量に関する情報を含んでいてもよい。よって、影響情報には、注意報の内容、その予報時刻、所定の閾値を超える日射強度及び所定の閾値を超える日射時間などが含まれてもよい。
その他、上記実施形態では、警報として大雨警報、雷警報及び暴風警報を例に挙げているが、警報はこれに限定されない。例えば、警報には、洪水警報、暴風雪警報、大雪警報、波浪警報、高潮警報及び地震警報などの各種警報が含まれていてもよい。
(3) In the above embodiment, the
In addition, in the above-mentioned embodiment, although a heavy rain warning, a lightning warning, and a storm warning are mentioned as an example as a warning, a warning is not limited to this. For example, the alarm may include various alarms such as flood alarm, storm snow alarm, heavy snow alarm, wave alarm, storm surge alarm and earthquake alarm.
(4)上記実施形態では、管理制御部21は、警報の予報が発令されているとの情報を、燃料電池システムに影響を与える影響情報、つまり機器保護運転条件を満たすと情報(影響情報)としている。しかし、燃料電池システムに影響を与える影響情報としては、警報の予報時刻などの予報ではなく、現時点で警報が発令されているとの情報であってもよい。
ここで、上記実施形態では、管理制御部21は、警報の予報が発令されている場合は、予報時刻に基づいて保護制御開始時刻を推定し、保護制御開始時刻に燃料電池システム30を保護制御する。しかし、現時点ですでに警報が発令されている場合には、管理制御部21は、保護制御開始時刻を推定せずに、警報の発令時点において、燃料電池システム30を保護制御してもよい。
さらには、警報の予報時刻を含む予報であっても、管理制御部21は、保護制御開始時刻を推定せず、予報時刻において燃料電池システム30を保護制御してもよい。
(4) In the above embodiment, the
Here, in the above embodiment, when the forecast of the warning is issued, the
Furthermore, even if the forecast includes the forecast time of the alarm, the
(5)上記実施形態では、保護制御として、気温・湿度に応じて水自立運転を確保するための保護制御、警報に応じて燃料電池システム30を商用電力系統35から切り離す保護制御、異物の量に応じて燃料電池システム30の発電出力を調整し、またフィルタを交換する保護制御、騒音及び発熱を考慮せず燃料電池システム30を発電効率よく運転させる保護制御を例に挙げている。しかし、影響情報に基づいて燃料電池システム30の故障等を抑制する保護制御であればこれに限定されない。
(5) In the above embodiment, as the protection control, the protection control for securing the water self-sustaining operation according to the temperature and humidity, the protection control for separating the
(6)上記実施形態では、気温が気温閾値以上である場合、また、湿度が湿度閾値以上である場合、改質水を確保するように保護制御する。この場合、気温の高さに応じて改質水を確保する量を異ならせてもよい。例えば、気温閾値が、第1気温閾値と、第1気温閾値よりも高い第2気温閾値を含む複数の気温閾値を含む。気温が第1気温閾値以上、かつ第2気温閾値未満の場合は、改質水を改質水タンク80の容量の例えば60%まで確保するように保護制御する。また、気温が第2気温閾値以上の場合は、改質水を改質水タンク80が例えば満水になるように保護制御する。
同様に、湿度閾値が、第1湿度閾値と、第1湿度閾値よりも低い第2湿度閾値を含む複数の湿度閾値を含む。湿度が第1湿度閾値以下、かつ第2湿度閾値以上の場合は、改質水を改質水タンク80の容量の例えば60%まで確保するように保護制御する。また、湿度が第2湿度閾値未満の場合は、改質水を改質水タンク80が満水になるように保護制御する。
(6) In the above embodiment, when the air temperature is equal to or higher than the air temperature threshold and when the humidity is equal to or higher than the humidity threshold, protection control is performed so as to secure the reformed water. In this case, the amount of securing the reforming water may be varied according to the temperature of the air. For example, the air temperature threshold includes a plurality of air temperature thresholds including a first air temperature threshold and a second air temperature threshold higher than the first air temperature threshold. When the air temperature is equal to or higher than the first air temperature threshold and lower than the second air temperature threshold, protection control is performed to ensure that the reforming water is, for example, 60% of the capacity of the reforming
Similarly, the humidity threshold includes a plurality of humidity thresholds including a first humidity threshold and a second humidity threshold that is lower than the first humidity threshold. When the humidity is equal to or lower than the first humidity threshold and equal to or higher than the second humidity threshold, protection control is performed so as to secure the reformed water to, for example, 60% of the capacity of the reformed
また、上記実施形態では、異物の量が異物閾値以上である場合には、燃料電池システム30の発電出力を現在の発電出力よりも低下させ、また、燃料電池システム30の発電を停止させる保護制御を行う。ここで、異物閾値が、第1異物閾値と、第1異物閾値よりも高い第2異物閾値を含む複数の異物閾値を含んでいてもよい。この場合、異物の量が第1異物閾値以上、かつ第2異物閾値未満の場合は、燃料電池システム30の発電出力を現在の発電出力よりも低下させるように保護制御する。また、異物の量が第2異物閾値以上の場合は、燃料電池システム30の発電を停止させるように保護制御する。
また、上記実施形態では、異物の量が異物閾値以上の場合に燃料電池システム30の保護制御が行われる。しかし、異物の量が異物閾値以上の状態が所定時間以上継続した場合に、燃料電池システム30の保護制御が行われるようにしてもよい。
In the above embodiment, when the amount of foreign matter is equal to or greater than the foreign matter threshold value, the power generation output of the
In the above embodiment, protection control of the
(7)上記実施形態では、家Xの人が不在であり、かつ家Xに隣接する家Yの人が不在である場合において、騒音問題を無視して、家Xの燃料電池システム30を制御している。しかし、家Xの人が不在である条件と、家Xに隣接する家Yの人が不在である条件とを段階的に判断して、段階的な制御をしてもよい。例えば、家Xの人が不在である場合には35dBまで騒音を許容するように各種機器を制御する。また、家Xの人が不在であり、かつ家Yの人が不在である場合には50dBまで騒音を許容するように各種機器を制御する。このように段階的に許容する騒音量を設定することで、騒音問題を抑制しつつ、燃料電池システム30をより発電効率よく運転できる。
(7) In the above embodiment, in the case where there is no house X person and no house Y person adjacent to house X, the
(8)上記実施形態では、家に人が在宅しているか否かを判断するために、消費電力量を用いている。しかし、在宅の判断はこれに限られず、例えばガスの使用量が閾値以上である場合は在宅と判断してもよい。また、在宅についての情報を、ネットワーク40に接続された防犯システムなどの他のサービスから取得してもよい。防犯システムでは、家の住人が在宅であるか否か、住人以外の不審者が家に侵入しているかなどを取得している。
(8) In the above embodiment, the amount of power consumption is used to determine whether a person is at home. However, the determination of being at home is not limited to this, and it may be determined to be at home if, for example, the amount of gas used is equal to or greater than a threshold. In addition, information on staying at home may be acquired from another service such as a crime prevention system connected to the
(9)上記実施形態では、情報収集サイト10が気象情報、異物情報及び存在情報の少なくとも一つを含むシステム管理情報を収取し、管理装置20は情報収集サイト10からシステム管理情報を取得する。しかし、管理装置20自体がシステム管理情報を取得してもよい。
また、上記実施形態では、情報収集サイト10の情報収集部11が、各家庭の家屋内及びその周囲の家屋などにおける人の存在の有無を判断するために、各家庭の消費電力量、熱負荷量及び燃料電池システム30に対するリモコン操作などを各家庭から取得する。しかし、管理装置20が、各家庭の消費電力量、熱負荷量及び燃料電池システム30に対するリモコン操作などの情報を、燃料電池システム30を備える家庭から取得し、人の存在の有無を判断してもよい。
(9) In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
(10)上記実施形態では、影響情報か否かを判断する基準を、気温閾値を35℃、第1時間を10h、湿度閾値を30%、第2時間を10時間などとしている。しかし、これはあくまでも一例であり、上記実施形態の値に限定されない。 (10) In the above embodiment, the temperature threshold is 35 ° C., the first time is 10 h, the humidity threshold is 30%, the second time is 10 hours, and the like. However, this is merely an example and is not limited to the values of the above embodiment.
(11)
上記実施形態では、例えば図10のフローでは、気温が気温閾値である時間が第1時間以上継続している場合に、水自立運転のための保護制御を行う。そして、改質水が確保されたか否かに応じて保護制御を終了するか否かが決定されている。しかし、保護制御を終了するか否かの判断はこれには限定されない。
例えば、管理制御部21が、気温と保護制御の継続時間との関係を示す関係式を予め持っておく。関係式は、例えば、気温が35℃のときは保護制御の継続時間は2時間、気温が40℃の時は保護制御の時間は5時間、気温が45℃のときは保護制御の継続時間は10時間などで表される。そして、管理制御部21は、この関係式と、情報収集サイト10から取得した気温とに基づいて、保護制御の継続時間を決定し、決定した継続時間が経過すると保護制御を終了してもよい。
(11)
In the above embodiment, for example, in the flow of FIG. 10, protection control for water self-sustaining operation is performed when the time when the air temperature is the air temperature threshold continues for the first time or more. Then, it is determined whether to end the protection control depending on whether the reforming water is secured. However, the determination as to whether to end the protection control is not limited to this.
For example, the
なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 Note that the configurations disclosed in the above-described embodiment (including the other embodiments, and the same hereinafter) can be applied in combination with the configurations disclosed in the other embodiments as long as no contradiction arises. The embodiment disclosed in the present specification is an exemplification, and the embodiment of the present invention is not limited thereto, and can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.
10 :情報収集サイト
11 :情報収集部
13 :記憶部
20 :管理装置
21 :管理制御部
23 :記憶部
30 :燃料電池システム
33 :運転制御部
35 :商用電力系統
40 :ネットワーク
50 :燃料電池
64 :循環ポンプ
65 :ラジエータ
66 :換気ファン
80 :改質水タンク
100 :燃料電池制御システム
110 :電力変換装置
10: information collection site 11: information collection unit 13: storage unit 20: management device 21: management control unit 23: storage unit 30: fuel cell system 33: operation control unit 35: commercial power system 40: network 50: fuel cell 64 : Circulation pump 65: Radiator 66: Ventilation fan 80: Reforming water tank 100: Fuel cell control system 110: Power converter
Claims (11)
前記燃料電池システムとネットワークを介して通信可能に接続され、気温、湿度及び警報の少なくともいずれかを含む気象情報と、大気に含まれる異物に関する異物情報と、前記燃料電池システムを有する対象建物内及び前記対象建物の周囲の少なくともいずれかの人の存在の有無に関する存在情報と、の少なくとも一つを含むシステム管理情報を、前記ネットワークを介して取得する管理装置と、
を備える燃料電池制御システムにおいて、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記システム管理情報が、前記燃料電池システムの運転を保護するための条件である機器保護運転条件を満たすか否かを判断し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記機器保護運転条件を満たすとの判断結果に基づいて前記燃料電池システムを保護制御する、燃料電池制御システム。 At least one fuel cell system having an operation control unit;
In the target building having weather information including at least one of temperature, humidity and alarm, which is communicably connected to the fuel cell system via a network, foreign matter information regarding foreign matter contained in the atmosphere, and the fuel cell system A management apparatus that acquires system management information including at least one of presence information related to presence / absence of at least one person around the target building via the network;
In a fuel cell control system comprising
The management apparatus or the operation control unit determines whether the system management information satisfies a device protection operation condition which is a condition for protecting the operation of the fuel cell system.
The fuel cell control system, wherein the management device or the operation control unit protects and controls the fuel cell system based on a determination result that the device protection operation condition is satisfied.
原燃料を水蒸気改質する改質器と、
前記水蒸気改質された原燃料及び空気の供給を受けて発電する燃料電池セルと、
前記燃料電池セルから排出された燃料ガス及び空気を燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部から排出される燃焼排ガスと流体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換により前記燃焼排ガス中の水分を凝縮して、前記改質器に供給する改質水として蓄える改質水タンクと、
前記熱交換により、前記燃焼排ガスの熱を利用して温められた流体を貯える貯湯タンクと、
をさらに有し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、
前記気温が気温閾値以上である状態が第1時間以上継続した場合と、
前記湿度が湿度閾値以下である状態が第2時間以上継続した場合と、
前記警報に関する情報が発令されている場合と、
前記異物の量が異物閾値以上である場合と、及び、
前記対象建物内及び前記周囲の少なくともいずれかに人が存在していない場合と、
のうち少なくとも一つに基づいて、前記機器保護運転条件を満たすと判断する、請求項1に記載の燃料電池制御システム。 The fuel cell system is
A reformer for steam reforming the raw fuel;
A fuel battery cell that receives supply of the steam-reformed raw fuel and air and generates power;
A combustion unit that burns the fuel gas and air discharged from the fuel cell;
A heat exchanger that exchanges heat between the flue gas and the fluid discharged from the combustion unit;
A reforming water tank that condenses water in the combustion exhaust gas by the heat exchange and stores the condensed water as reforming water to be supplied to the reformer;
A hot water storage tank for storing a fluid warmed using the heat of the combustion exhaust gas by the heat exchange;
And have
The management device or the operation control unit
The case where the state where the air temperature is equal to or higher than the air temperature threshold continues for the first time or more,
The case where the state where the humidity is equal to or less than the humidity threshold continues for a second time or more,
When information on the alarm is issued, and
The amount of foreign matter is greater than or equal to the foreign matter threshold value;
When there are no people in the target building and / or in the surroundings,
The fuel cell control system according to claim 1, wherein it is determined that the device protection operation condition is satisfied based on at least one of the following.
前記燃料電池セルの発電出力を定格出力よりも低い低出力に固定する制御と、
S/C(Steam Carbon ratio)を初期値よりも下げる制御と、
前記貯湯タンクからお湯を排湯する制御と、
のうち少なくとも一つの制御により前記燃料電池システムを保護制御する、請求項3に記載の燃料電池制御システム。 The management device or the operation control unit
Control for fixing the power generation output of the fuel cell to a low output lower than the rated output,
Control to lower S / C (Steam Carbon ratio) from the initial value,
Control to drain hot water from the hot water storage tank,
The fuel cell control system according to claim 3, wherein the fuel cell system is protected and controlled by at least one control of:
前記燃料電池システムの発電出力を現在の発電出力よりも低下させる制御と、
前記燃料電池システムの発電を停止させる制御と、
前記燃料電池システムに空気を供給する箇所に設けられた第1フィルタを前記異物の除去量を向上できる第2フィルタに交換する制御と、
のうち少なくとも一つの制御により前記燃料電池システムを保護制御する、請求項2に記載の燃料電池制御システム。 If the amount of foreign matter is equal to or greater than a foreign matter threshold value, the management device or the operation control unit may
Control for reducing the power generation output of the fuel cell system from the current power generation output;
Control to stop power generation of the fuel cell system;
A control for replacing a first filter provided at a location for supplying air to the fuel cell system with a second filter capable of improving the removal amount of the foreign matter;
The fuel cell control system according to claim 2, wherein the fuel cell system is protected and controlled by at least one control of:
前記熱交換器と前記貯湯タンクとの間で流体を循環させる循環経路に設けられたラジエータ及び循環ポンプと、
前記燃料電池システムの発電電力と商用電力系統の商用電力との間で連系運転可能なように電力変換を行う電力変換装置と、
前記燃料電池システムの筐体を冷却するための換気ファンと、
をさらに有し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記対象建物内及び前記周囲の少なくともいずれかに人が存在していない場合、
前記燃料電池システムにおいて、前記ラジエータ及び循環ポンプの少なくともいずれかの駆動を向上させる制御と、
前記電力変換装置のスイッチング周波数を下げる制御と、
前記換気ファンの駆動を低下させる制御と、
の少なくとも一つの制御により、前記燃料電池システムを保護制御する、請求項2に記載の燃料電池制御システム。 The fuel cell system is
A radiator and a circulation pump provided in a circulation path for circulating fluid between the heat exchanger and the hot water storage tank;
A power conversion device that performs power conversion so as to enable linked operation between the power generated by the fuel cell system and the commercial power of a commercial power system;
A ventilation fan for cooling a housing of the fuel cell system;
And have
When the management device or the operation control unit does not have a person in at least one of the target building and the surroundings,
Control for improving the drive of at least one of the radiator and the circulation pump in the fuel cell system;
Control to lower the switching frequency of the power converter;
Control for reducing the drive of the ventilation fan;
The fuel cell control system according to claim 2, wherein the fuel cell system is protected and controlled by at least one control of.
前記管理装置が、気温、湿度及び警報の少なくともいずれかを含む気象情報と、大気に含まれる異物に関する異物情報と、前記燃料電池システムを有する対象建物内及び前記対象建物の周囲の少なくともいずれかの人の存在の有無に関する存在情報と、の少なくとも一つを含むシステム管理情報を、前記ネットワークを介して取得するステップと、
前記管理装置又は前記運転制御部が、前記システム管理情報が、前記燃料電池システムを保護するための条件である機器保護運転条件を満たすか否かを判断するステップと、
前記管理装置又は前記運転制御部が、前記機器保護運転条件を満たすとの判断結果に基づいて前記燃料電池システムを保護制御するステップと、
を備える燃料電池制御方法。 A fuel cell control method in a fuel cell control system in which at least one fuel cell system having an operation control unit and a management device are communicably connected via a network,
At least one of a target building having the fuel cell system and a periphery of the target building, wherein the management apparatus includes weather information including at least one of temperature, humidity and alarm, foreign matter information on foreign substances included in the atmosphere, and Acquiring system management information including at least one of presence information regarding presence / absence of a person via the network;
The management device or the operation control unit determines whether the system management information satisfies a device protection operation condition which is a condition for protecting the fuel cell system;
The protection control of the fuel cell system based on the determination result that the management device or the operation control unit satisfies the device protection operation condition;
A fuel cell control method comprising:
前記管理装置又は前記運転制御部は、
前記気温が気温閾値以上である状態が第1時間以上継続した場合と、
前記湿度が湿度閾値以下である状態が第2時間以上継続した場合と、
前記警報に関する情報が発令されている場合と、
前記異物の量が異物閾値以上である場合と、及び、
前記対象建物内及び前記周囲の少なくともいずれかに人が存在していない場合と、
のうち少なくとも一つに基づいて、前記機器保護運転条件を満たすと判断する、請求項9に記載の燃料電池制御方法。 In the step of controlling the fuel cell system,
The management device or the operation control unit
The case where the state where the air temperature is equal to or higher than the air temperature threshold continues for the first time or more,
The case where the state where the humidity is equal to or less than the humidity threshold continues for a second time or more,
When information on the alarm is issued, and
The amount of foreign matter is greater than or equal to the foreign matter threshold value;
When there are no people in the target building and / or in the surroundings,
The fuel cell control method according to claim 9, wherein it is determined that the device protection operation condition is satisfied based on at least one of the following.
前記運転制御部は、
前記ネットワークを介して前記情報収集部から前記システム管理情報を取得し、
前記システム管理情報が、前記燃料電池システムを保護するための条件である機器保護運転条件を満たすか否かを判断し、
前記機器保護運転条件を満たすとの判断結果に基づいて前記燃料電池システムを保護制御する、燃料電池システム。 Weather information including at least one of temperature, humidity, and alarm, foreign matter information on foreign matter contained in the atmosphere, presence or absence of at least one person in a target building having the fuel cell system and around the target building A fuel cell system including an operation control unit communicably connected via a network with an information collection unit that holds system management information including at least one of presence information related to
The operation control unit
Acquiring the system management information from the information collection unit via the network;
Determining whether the system management information satisfies a device protection operation condition which is a condition for protecting the fuel cell system;
A fuel cell system, which protects and controls the fuel cell system based on a determination result that the device protection operation condition is satisfied.
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